PREAMPLIFICATORE PER MICROFONO A TRASFORMATORI - 4 CANALI

 

     

 

PENSAVATE CHE FOSSE TUTTA UNA IDEA PAZZA VERO? no, non lo e'. E' l'unica giusta oggi

 

 

 

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dal 1-2-2013

 

 

 

PREAMPLIFICATORE MICROFONICO a SOLI trasformatori a 4 canali Royal Device

 

cio' che non c'era, oggi c'e', e come si suole dire: forse serve a qualcosa.. anzi molto di più!!!

 

INTRODUZIONE
   
PARTE 1a - Quanti bit vi sono rimasti? Parte 3a - Salviamo il salvaBBBile
PARTE 2a - Il Rumore Parte 4a - Il PREAMPLIFICATORE MICROFONICO a trasformatori a 4 canali Royal Device
Parte 2.1 - Il LAIPED ed il LHAIFON Parte 5a - le misure di RUMORE
Parte 2.2 - Un cinese fuori banda audio cosa fa? Parte 6a - le misure di RISPOSTA in FREQUENZA
Parte 2.2.1 - Corsi di aggiornamento per vecchi  
Parte 2.3 - ma un DAC VERO Royal Device a trasformatori fuori banda cosa fa?  

INTRODUZIONE

A volte mi chiedo fino a dove ci si riesce a spingere sia nella ricerca che nel vendere fumo. Una cosa e' sicura, la tecnologia sta portando l'uomo alla distruzione. Sembra tutto fatto a bella posta, ma forse non lo e'. Forse e' solo uno sconforto dell'uomo che cerca attraverso sé, di dare delle risposte per colmare questo buco infernale di squallore che sente dentro, non riuscendo ad arrivare ad una risposta e di conseguenza a dare un senso alla propria vita. Capita spesso ormai di entrare in uffici, dove ormai decine di monitor si stagliano sulle scrivanie, ed e' facile comprendere dove, l'utente che lo utilizza, ha il proprio cuore. E' sufficiente guardare lo sfondo del pc o le immagini che girano quando e' in stand-by. L'artificiosità dell'irreale mondo della simulazione e del "faccio tutto con un bel software", ci ha portato a pilotare le masse al rincoglionimento collettivo. Ho provato a stare in fila in attesa ad una mensa scolastica, dove, 2 ragazzine che non avevano più nulla da dirsi, facevano a gara (senza volerlo), nel tirar fuori di tasca il telefonino (si chiama ancora così?),  digitarci sopra, scorrere il dito e poi riporlo in tasca. Poi subito dopo di nuovo, dalla tasca in mano, il dito scorre e poi ancora in tasca, ma non stavano rispondendo ad una chiamata. Per non dire invece quelli che il telefonino ce lo hanno come prolungamento della mano. FISSO. Una volta, quando pioveva, al massimo ci si portava l'ombrello al braccio, ora, sempre, si ha il prolungamento dell'arto, in una scatola cibernetica. Una scatola che riesce a dirti, sempre, in tempo reale quanto sei rincoglionito. Quanto ti hanno infinocchiato togliendoti l'unica cosa buona che avevi: la libertà. Potremmo parlare per giorni di questo.

La realtà virtuale ormai ha preso le masse, che neppure si accorgono piu' che in tv,  le automobili scendono dalla luna, vengono costruite mentre scendono dal cielo, e arrivano in strada perfette senza paracadute. Lì, davanti a te. I bambini bevono queste cose, e non sanno nemmeno più che le uova le fanno le galline.  Vogliono dirci che le auto parcheggiano da sole, che guideranno da sole, ma che i soldi per la patente dovremo spenderli lo stesso. Anzi dovremo avere molte patenti. Oggi non e' possibile neppure più sostituire una ruota in strada. NON C'E' PIU' NEMMENO LA RUOTA DI SCORTA in AUTO!!! Tutto sembra fatto per essere piu' SICURI, mentre, in italia in modo particolare, e' tutto fatto per fare spendere soldi. La scusa e': facciamo girare i servizi: la gente la impoveriamo sempre più e facciamo finta che esista un lavoro dove poter avere dei soldi, che pero' poi ci dovranno ridare (avere soldi = realta' virtuale ---> perche' non li hai). Anche se vi mettono 20 airbag sulla prossima auto, se dovete morire, morirete lo stesso.

Non saranno certo gli airbag che vi salveranno, perche' quel giorno, mentre siete parcheggiati ad attendere la persona che e' entrata velocemente dal panettiere,  vi cadra' un albero sopra e vi disintegrerà il cranio. Non avrete neppure il tempo di chiedervi, perche' l'airbag non ha funzionato. Perche' gli airbag sono fatti per gli socntri frontali e posteriori, non per gli albero che crollano.

Ci saranno inchieste e ricerche perche' forse c'era un tizio che passando non ha avvisato l'albero di evitare di cadere, e non ha avvisato il conducente dell'auto che in quel momento dormiva sul sedile. Si muoveranno tutti: il magistrato, la legge, la politica, i partiti, i giornalisti, i curiosi, le tv, l'avvocato e l'assicurazione, e verificheranno le videocamere del luogo, daranno al morto una multa per divieto di sosta, al comune la colpa di non aver tagliato l'albero, il comune la dara' alla societa' incaricata di non essere stata puntuale, questa la dara' allo stato di non aver risarcito l'IVA a CREDITO pagata da 10 anni, e che non avendo piu' soldi, non ha potuto pagatre gli operai per il taglio dell'albero. Ci sara' una sospensione ad interim a meta' ospedale che non e' arrivato in tempo con l'ambulanza. Qualcuno poi fara' denuncia di omicidio colposo verso ignoti. Dopo 33 anni FORSE sapremo perche' l'albero e' caduto. E tu dal paradiso guardando giu' dici: 

Non si vuole ammettere che la vita NON DIPENDE DA NOI e nemmeno dall'imbecillità delle leggi sociali fatte per lo stato di diritto.

Su questa scia, di una tecnologia sfrenata che fornisce soluzioni per la sicurezza dell'uomo - ma non lo salva, di una realta' virtuale che ti dice che puoi manipolare cio' che vuoi, con un dito che scorre su una superficie liscia,  E TI CONFERMA CHE E' COSì!!!, di una farmacologia che ti dice che scopre come dove e quando, ma anche se fai la chemio, la probabilita' di morte e' sempre del 50%, perche' la guarigione non dipende dai farmaci e dalle palle che la scienza racconta al servizio della finanza, dove si vuole fare passare che la famiglia puo' essere fatta da due femmine o da due maschi, contro qualsiasi principio di natura umana e ANIMALE (ormai siam caduti piu' in basso, ma in una realta' virtuale e finanziaria ci puo' stare di tutto, senza che nessun principio sia rispettato),

dicevo, su questa scia si e' instradata anche tutta la branca audio e video.

Se da un monitor al plasma si vede differente che da uno a led o CRT, ed i bit sono gli stessi (ormai l'informazione e' tutta digitale, il numero dei pixel pure), la scienza cosa sta cercando di fare? NULLA!!!  La ricerca ci sta dando delle risposte? NO!!!. Ma voi avete visto bene quanto siano false le immagini dell'ALTA DEFINIZIONE rispetto alla realta'? ma anche solo rispetto allo standard PAL a 625 linee con un SONY SUPER FINE PITCH di vecchia era. Davvero non ci avete fatto caso? La realta' virtuale vi ha rovinato anche la vista oltre che il cervello? Spero di no. Ma loro ci dicono (chi sono "loro"?), loro ci dicono che e' tutto OK, che la tecnologia oggi e' il meglio del meglio e costa meno. Un progetto di legge europeo e' gia' in vigore per fare in modo che gli elettrodomestici prodotti durino al massimo 2 anni!!! Questa e' una REALTA' NON VIRTUALE. La ns. societa' non sa come uscire dall'empasse del debito, non sa come creare lavoro, non ha voglia di dire a nessuno che e' tutto sbagliato, non ha il coraggio di ammettere che una societa' non si puo' basare sui consumi e non ha certo voglia di basare la propria vita sul rigore,  al punto tale che gli stessi che han messo le tasse (monti), gli stessi,.. che spergiuravano che non si sarebbero ricandidati (perche' erano professori), hanno bene imparato il "come si fa" ed ora spergiurano che le tasse le toglieranno. Piu' produci, piu' spendi, piu' butti, piu' devi riciclare, e non esiste solo la ecomafia, ma esistono anche parlamentari che sposano le figlie delle "ecomafie raffinate" e stanno in parlamento a fare leggi per il riciclo. Certo non te lo dicono in tv, se no sai che CASINI? Ed i professori invece dicono che il Monte dei Paschi era ben guardato, ma sono spariti un po' di miGGLIARDI (di euro). Sapete, noi li abbiamo chiesti, ma....Non ci han mostrato i documenti!!! Uee , questi insegna(VA)no a scuola ai nostri ragazzi alle universita'!!!

Cosa facciano a certi livelli, a noi non e' dato di sapere. Lì, non si salva nessuno. Il loro progetto e' di rendere schiavo l'uomo, dandogli la bellissima sensazione di ESSERE LIBERI, puoi procreare tra due maschi o tra due femmine... Un buco qui, un trapianto la'... cosa vuoi di piu'. Nemmeno gli animali ci riescono!!! NOI SIAMO UOMINI. Vuoi mettere?

E' sempre stato così, ma ora non esiste piu' il limite.  Non esiste piu' il limite del "NON DIRE". O se dicono, parlano di "realta' inesistenti": realta' virtuali. Meglio chiamarle allora: NON REALTA', o meglio ancora: FALSITA'

PARTE 1a - Quanti bit vi son rimasti?

Prendiamo un esempio nel campo audio. Oggi ci vendono i convertitori a 24 bit!!! MA 24 BIT DI COSA? ma VOI AVETE MAI FATTO UN PO' MENTE LOCALE IN PROPOSITO?

Facciamo un esempio: girano sul mercato schede con detti convertitori, che vengono ormai solo dalla cina, che servono per ascoltare musica da un cd o dvd, ma anche da file da pc. Promettono mari e monti in termini di dinamica, almeno 110 dB, al volte di più. Certo, un 24 Bit puo' arrivare a....

un 24 bit puo' arrivare a 144,49 dB

a.... 2^24 = 16.777.216 di risoluzione, che significa che se prendiamo l'uscita analogica di detto convertitore che di solito e' di 4 Volt picco picco, cioe' poco meno della sua alimentazione di 5 volt DC) avremo che 4 Vpp /  16.777.216 = 0,000 000 238 Volt picco picco, che efficaci significa 0,238 microvolt / 2 * 0,707 = 0,084 microvolt = 84 nanovolt!!!

stiamo dicendo che il segnale minimo efficace gestibile da tale circuiteria e' di: 84 nanovolt.

Che in termini di dinamica e' di: 20 log 16.777.216 = 144,49 dB !!!

 

Questo per poter essere apprezzato necessita di un rumore di sottofondo di almeno 10 volte meno. Cioe' chesso' 8 nanovolt.

Altrimenti se abbiamo un rumore di 840 nanovolt (cioe' 10 volte di piu'), ci siamo gia' mangiati almeno un po' di bit di risoluzione. Cioe' e' come se utilizzassimo un convertitore da 20 bit. Ma potremmo essere almeno contenti, perche' la cosa non e' così.

----> facciamo i conti:

840 nanovolt x 1,41 x 2 = 2,36 microvolt picco picco 

----> 4 Vpp / 0,000 00236 Vpp = 1.694.915 invece che 16.777.216

ora 2 ^ 20 fa 1.048 576. Cioe' siamo tra i 20 ed i 21 bit  circa

Un buon misuratore di livello audio, a larga banda (fino a 300 KHz) che personalmente utilizzo (multimetro TekTronix 4040 oppure il FLUKE 8846A - 6 cifre e mezzo), ha un rumore intrinseco se va bene, nell'intorno di 0,014-0,016 millivolt (14-16 microvolt), altrimenti anche 30 microvolt.

Sto dicendo che 0,84 nanovolt efficaci di segnale (0,00084 millivolt), gia' non li misura nessuno, siamo bene lontani, pur avendo mangiato gia' 4 bit.

Allora quale segnale potremmo iniziare a misurare? Ma forse la domanda e' posta in modo non proprio corretto. Forse sarebbe meglio dire:

1 - ma un ottimo microfono, che risoluzione puo' fornire? che segnale puo' fornire per poter essere registrato da un ambaradan a 24 bit di cui non sappiamo nemmeno come e' costruito?

Be' la risposta e' semplice. I migliori microfoni sul mercato hanno dinamiche sì e no di  80, forse 90 dB?   !!! spingendoli a pressioni elevate (Batteria e piano a coda) ci si sposta dal LORO RUMORE INTRINSECO, ma la qualita' del suono poi dove va? Manca ancora un anello debole:

Il PREAMPLIFICATORE MICROFONICO  ed il MIXER

Ma prima di addentrarci in questi due bellissimi apparati, andiamo a vedere una scheda DAC cinese (con tanto di ingresso USB), venduta sul mercato che prestazioni ha:

 FIG. 1 - La scheda 24 bit / 192 KHz con DAC CS 4398  sotto test

FIG.2 - appena accesa con cavo spd-if sconnesso- compare una 46 KHz in uscita. Livello efficace di 4,33 millivolt (RG) e 2,5 millivolt (LF)

FIG.3 - Connettiamo il cavo SPD-IF - traccia CD in pausa - le cose cambiano. Ora il rumore e' cambiato e ci sono circa 13 millivolt a larga banda. Se dovessimo fermarci qui, i risultati sarebbero davvero deludenti, la gamma dinamica a 1 KHz in questo caso sarebbe di: 2,34 Veff / 13 mVeff = 180 che convertito in dB significa 45 dB!!! - vogliamo essere piu' onesti, facciamo un rapporto teorico di rumore largabanda / banda audio accreditando 11,7 dB che e' il rapporto del rumore tra 300 KHz e 20 KHz di banda audio [ Nf=10 log 20.000/ 300.000]. La dinamica in banda audio diventerebbe di: 45 + 11,7 dB= 56,7 eccellenti dB!!!  - il numero di bit effettivi della nostra scheda sarebbe di poco piu' di 7 bit (2^7 = 128 perche' 2^ 8 = 256 che supera la dinamica di AV= 180 di amplificazione minima leggibile da cotanta scheda audio, dato che un segnale ad 1 KHz sotto i 13 millivolt lì dentro in mezzo al rumore sarebbe quasi illeggibile. [2,34 Veff e' la massima tensione in uscita dalla scheda DAC con CD in PLAY - per ora vi evito la foto, non perdete nulla].

 

FIG.3 - 13,38 mVeff di rumore - 56,7 eccellenti dB di DINAMICA effettiva?? 

FIG. 4 - Per non dire inoltre che ora, disconnettendo l'ingresso SPD-IF si ha invece un altro comportamento: ed il rumore sale a 45,4 mVeff

TROPPO POCHI questi dB. Potrebbe essere che il rumore che misuriamo e vediamo, non sia equamente distribuito nella banda 0 Hz - 300 KHz, per cui, se fosse tutto fuori banda audio, la dinamica salirebbe molto di piu' (anche se noi pero' quella schifezza incoerente ce la spediamo all'ingresso dell'amplificatore). OK, vero, andiamo allora a misurare il rumore SOLO IN BANDA AUDIO, applicando in uscita al DAC un filtro a pendenza verticale con 90 dB in un'ottava dopo i 20 KHz e ri-facciamo la misura.

FIG. 5 - banco di test per rumore in banda audio 0 - 20 KHz

 

FIG. 6 - Risposta effettiva del filtro in uscita al DAC per effettuare al misura - misura del filtro (ripple in banda +/- 1,5 dB)

 

FIG. 7 - filtro inserito sul canale destro

FIG. 8 - lettura del rumore con filtro inserito: 0,066 mVeff

oscilloscopio: traccia sopra canale senza filtro - traccia sotto con filtro

CI SIAMOOOOOO!!!! , se dai 0,066 mVeff letti togliamo il rumore intrinseco del FLUKE (media: 0,031 mVeff nel momento della misura) otteniamo: 0,037 mVeff e la dinamica e' salita a: 2,3486 Veff / 0,000 037 Veff = 63475 che in dB sono = 96,05 dB!!! di dinamica. UAUUU!!!

controprova:

 

FIG. 9 - DAC 24/192 uscita massima ad 1 KHz: 2,348 Veff

FIG. 10 - Rumore misurato in pausa: -44,39 dB

 

FIG. 11 - inseriamo il filtro a 20 KHz con 90 dB/ottava ed arriviamo giusto giusto a 96,7 dB. piu' o meno ci siamo.

 QUANTI BIT NE HANNO RIMASTI?

(come diceva una professoressa di matematica a mia figlia alle medie: ma Erica, mica stiam facendo italiano [ storia vera!!!])

bene: NE HANNO RIMASTI tra i 15 ed i 16 BIT!!!

dimenticando le seguenti fondamentali:

1 - Il filtro purtroppo e' solo per la misura. Cioe' NON E' nel DAC, il filtro all'interno della scheda cinese fornisce i risultati che avete visto nelle fig. 1-2-3-4.

2 - Se il filtro di misura avesse eliminato il rumore da 40 KHz in poi, i risultati sarebbero nettamente peggiorativi. E qui invece ci stiamo riempiendo la bocca di un DAC da 96 KHz di larghezza di banda AUDIO, ma ci accontentiamo di soli 20 KHz. Bene misuriamo allora il rumore con un  filtro a 40 KHz, invece che con pendenza infernale da 20 KHz in poi, con pendenza piu' "umana" da 12 dB/ottava CIRCA. In fig. 12 la pendenza del filtro usato.

FIG. 12 - Filtro a 40 KHz per la misura del rumore in banda 0 - 40 kHz.

 

FIG. 13 - oscilloscopio: traccia sopra canale senza filtro - traccia sotto con filtro a 40 KHz

il rumore letto dal FLUKE e' di 2,5 mVeff (invece che 13,38 mVeff come da fig. 3) che significa -59,27 dB rispetto la massima uscita, e il multimetro legge infatti ora una frequenza di circa 44,5 KHz (non 89,44 KHz come in fig. 10). Da cui si capisce che il rumore ora influisce molto di più ed abbiamo perso quasi 40 dB di dinamica (96,7 - 59,27 = 37,4 dB). Ora i bit, come diceva la famosa professoressa di matematica, li ABBIAMO RIDISCESI di nuovo tra 7 ed 8. Pero' potremmo sentire un po' meglio con almeno 40 KHz di banda passante. Interessante.

 

FIG. 13.1

3 - Se il filtro fosse variabile all'interno della scheda DAC, COME SUONEREBBE IL TUTTO? Perche' sembra non sia una questione di QUANTITA' di BIT, ma di QUALITA' FINALE del SUONO. Quindi:

COME SUONEREBBE IL TUTTO?

Perche' qui ci stiamo riempiendo la bocca di quintalate di BIT e di quintalate di banda, ma poi?

Come in tutte le soluzioni fornite dalla tecnologia attuale, che fornisce la QUANTITA', una cosa e' certa: la QUALITA' non c'e'. Non ne NE HA RIMASTA più.

E pensare che si stanno sbizzarrendo, oggi esistono DAC a 32 BITSSSSS a 500 KHz!!! che dovrebbero arrivare a 192 dB di dinamica, ma ci raccontano che si fermano a 135 - perche'? (da verificare ancora se e' vero, o se basta un filo di 3 cm piu' lungo o un filtro troppo ripido per eliminare il rumore ed appiattire e comprimere il tutto  per perderne magari 20 o 30 di dB, e scendere dalle parti dei 16 o degli 8 bit!!!). L'importante per ora e' riempirsi la bocca di BITSSS e di KILOHERTZ e vendere fumose soluzioni!!!

Device Description Package DNR (dB) THD (dB) I2S/DSD/SPDIF Input
ES9018 SABRE32 Reference 32-bit 8-Channel Audio DAC 64LQFP 135 (mono)
133 (stereo)
129 (8ch)
-120 Yes

 

Se un 24 bit puo' arrivare a 144,49 dB, perche' un 32 bit arriva solo a 133 dB (stereo)? Cosa mi sono perso?

mi son perso:

PARTE 2a - Il RUMORE

Be', e' chiaro che l'elettronica digitale ha un po' di problemi. Se solo si analizza (cosa non da poco), le strutture ed i risultati che nel tempo si sono susseguiti, si capisce che il digitale sottostà a delle regole che, fisicamente lo limita. E queste regole sono sia conosciute oltre che ormai piu' che determinate. Non e' un caso che per fare funzionare tutto secondo le "sue" regole (quelle digitali), gli avvicendamenti nel tempo si siano susseguiti implementando diverse soluzioni. Personalmente parlando dell'audio in particolare, con questa pagina, non e' mio interesse entrare nel merito di dette soluzioni, in quanto, da un punto di vista meramente fisico/matematico, non fanno un piega. Il tutto mi serve solo per dare degli spunti di riflessione su dove stiamo finendo e di cosa invece si puo' fare (se si puo' fare), di meglio. Perche' alla fine, cio' che conta e' la QUALITA' FINALE del SUONO, e non i parametri fisici prodotti sulla carta (numero di bit e frequenze di campionamento). Evidentemente, l'orecchio, non segue certi canoni, o meglio, li segue, ma a modo suo e, mi perdoneranno certi scienziati che scrivono sulle riviste del settore,  o dell'AES, e del settore industriale chippologico (chi costruisce chip per intenderci), che le basi su cui l'uomo fa certe considerazioni, non sono scientificamente provate, dato che la scienza acustica non prende in considerazione il singolo uomo, e nemmeno ha a disposizione strumentazione di riproduzione tale da dare delle risposte chiare e definite. Se così fosse, oggi, l'ACCELERATORE ADIMENSIONALE  non potrebbe esistere e men che meno FUNZIONARE facendo sparire pareti, come dicono coloro che lo possiedono.

Uno dei motivi per cui 32 bit non possono dare 192 dB di dinamica e' spiegato da un fatto molto semplice:

IL RUMORE

Il rumore non e' dato solo dalla quantizzazione degli elementi, dalle frequenze di quantizzazione, dai prodotti di aliasing ecc, ma da una serie di parametri fisici sia intrinseci che estrinseci:

1 - i materiali utilizzati (cabinet, viti, schermi, circuiti stampati ecc.)

2 - dove i bit passano

3 - come i bit passano

4 - le interferenze interne dei circuiti

5 - le interferenze esterne verso i circuiti interni

6 - le variazioni del campo magnetico e/o elettromagnetico esterno all'apparato (tensione di rete, tipo di alimentazione adottata, linee elettriche adiacenti ecc)

Se si va a fare solo un'analisi sui materiali  utilizzati anche solo per il "cabinet" dove implementare l'apparato (in convertitore in questione), ci si accorge che gia' ci si scontra con problemi fisici di notevole importanza: metalli diversi accoppiati generano tensioni elettriche. Queste influiscono sul risultato finale.

E' cosa assodata che basta schermare e tutto va bene. Certo bisogna sottostare alle regole del marchio  CE. Peccato che invece queste regole inficino sul risultato finale. E' certo ormai che la frequenza di rete 50 Hz, dominante in tutti i nostri locali, influisca sul risultato finale del suono indipendentemente dal numero di bit utilizzati e dal rumore intrinseco generato dall'apparato. Da qui e' nata la storia della frequenza Shumann, che e' solo un piccolissimo aspetto della questione, e di altre diavolerie che han portato forse ad alimentare a batterie preamplificatori e arcani vari.

La soluzione non sta nel: SHUMANN sì o SHUMANN no, nelle BATTERIE Si' o BATTERIE NO, SCHERMARE sì o SCHERMARE no, rame OFC sì o RAME OFC no. Ogni soluzione adottata e' SOLO una piccolissima parte del problema. E' la GIUSTA somma totale che fa la differenza.

Gia' detto altre volte: se dovessimo sottostare alle regole culinarie per la miglior ricetta, o della scelta della donna piu' bella donna del mondo, quali sarebbero le soluzioni? Bene, se non funziona lì, la stessa cosa non funziona nemmeno in elettronica e men che meno nell'audio, altrimenti se così fosse, in questa prova avrebbe vinto il "47 mila euro" pieno di tecnologia a 3 stadi, e non un catafalco chiamato DAC-EV33 che costava 50 volte meno con applicati 2 semplici trasformatori in uscita ad un CS 4398 (quello del DAC cinese per dire). Ora detto apparato e' obsoleto ed ha fatto spazio a "poveretti" più semplici e piu' ben suonanti. Il che e' tutto dire di come suonava l'arcano "47 mila" per i cd delle barbi.

Ora, una delle prime soluzioni adottate dalla fisica elettronica e dalla matematica, per fare in modo che il risultato dei BIT rimanesse tale, e' stata quella di calcolare l'EFFETTIVO VALORE FINALE DEI BIT". Mi spiego meglio. Se volessimo calcolare quanti bit in digitale ci vogliono per avere una "finta qualita' sonora" (io la chiamo così per ora - perche' stiam guardando la QUANTITA', non la QUALITA'), che ci dia una dinamica di 56,7 dB (quella presa in considerazione in FIG.3), senza distorsione la fisica/matematica ci dice che ci servono:

ENOB = SINAD – 1.76dB / 6.02

dove ENOB e ' l'EFFETTIVO Numero di Bit  (Effective Number Of Bits)

dove il SINAD e': (Signal-to-Noise-and-Distortion Ratio) evitando di stare a dirvi a quante armoniche di distorsione debba sottostare il SINAD (ci frega relativamente e facciamo finta che i 56,7 dB erano senza distorsione), il risultato e' il seguente:

ENOB = (56,7 dB - 1,76) / 6.02 = 9,12 BITssssssssssss ---> poco lontano dai 7-8 bit precedentemente calcolati che non prevedevano nessun calcolo di DISTORSIONE da tenere lontana. Il bit in piu' ci sta.

Quale e' il significato? Il significato e' che se noi adottassimo un circuito a 16 bit o a 24 bit o a 1072 bitsss, ed il risultato finale fosse di avere un Rapporto Segnale  Rumore (S/N) di soli 56,7 dB (senza distorsione armonica), e' come se avessimo un convertitore funzionante da soli 9 BIT. Cioe', tutti i nostri sforzi andrebbero nella spazzatura.

Ma ancora non sappiamo nemmeno COME suonano questi bit. Fa nulla, andiamo avanti.

Abbiamo capito che la fisica e la matematica ci dicono che per aumentare l'effettivo numero di Bit finali (non quelli implementati, ma quelli che effettivamente saranno SUONANTI al nostro orecchio al posto di una esecuzione analogica ANALOGA), dipende dalla DINAMICA FINALE e quindi SIA dal rapporto SEGNALE RUMORE che dalla DISTORSIONE introdotta (un po' quello che abbiamo cercato di fare nell'esperimento delle misure sul DAC 24 bit cinese poco sopra).

Bene, allora diminuiamo sto benedetto RUMORE, aumentando la dinamica. Come si fa?

Be' qui c'e' da sbizzarrirsi, ma una cosa certa e' che, nel sistema a 44,1 KHz di campionamento (ma la cosa e' valida in generale anche per le altre frequenze di campionamento - 48 KHz, 96 KHz, 192 KHz, 384 KHz ecc.,  che d'ora in poi chiameremo "fs") un problema che LIMITA la diminuzione del RUMORE sono le SPURIE FUORI BANDA AUDIO (o meglio dire: la banda che noi prendiamo in considerazione come se dovesse essere quella AUDIO, dato che i 20 Hz - 20 KHz, oggi fanno schifo a tutti!!!), cioe' quello che vien chiamato ALIASING. Non vorrei fare troppe divagazioni sul tema per spiegare cose ormai note, e riportate trite e ritrite ovunque in tempi diversi su riviste del settore, dico solo che nel CAMPIONAMENTO DIGITALE, se capita di campionare un segnale ad una frequenza prossima a quella di campionamento, il risultato finale e' tutto meno cio' che ci potrebbe servire.

Es: frequenza di campionamento 44.100 Hz (quella dello standard CD)

Nel convertitore audio Analogico Digitale (ADC: quindi durante la registrazione), entra dal microfono, una frequenza di un pippistrello a 43.000 Hz,  si ottiene un segnale sottrazione che non ha nulla a che vedere con il 43 mila Hz. Al campionatore risulta una frequenza di 1100 Hz (44.100 - 43.000= 1.100)

L'effetto viene denominato ALIASING. La fig. 14 ne riporta fisicamente l'estrapolazione nel DOMINIO del TEMPO. Nota bene: la frequenza di ingresso e' leggermente inferiore a quella di campionamento.

FIG. 14 - ALIASING

1 - allora dobbiamo FILTRARE tutto cio' che entra nel microfono sopra il 20 mila Hertz se no, sì fa casino dopo, e questa potrebbe essere un'idea, ed infatti e' una tecnica normalmente adottata.

Ma l'aliasing si genera anche se una frequenza in banda audio entra dal microfono. Nella figura 15,  questa volta rappresentata nel DOMINIO della FREQUENZA, viene riportato il fenomeno. [GRAFICO A] Una frequenza di 1,1 KHz (fa) entra in banda audio e viene campionata a 44,1 KHz (fs). Ci troveremo 2 FREQUENZE IMMAGINI come somma e sottrazione (43 KHz e 45,2 KHz), ma ce ne troveremo anche altre 2 nella prossimità della frequenza doppia di campionamento 88,2 KHz, e cioe': 88,2-1,1 ed 88,2+1,1 = 87,1 KHz e 89,3 KHz. Nel grafico B invece vediamo l'estensione del fenomeno esposto in fig. 14. La ZONA di Nyquist e' definita dalla META' della frequenza di campionamento (22.050 Hz)

FIG. 15 - ALIASING - generazione di una frequenza IMMAGINE (grafico A - fuori banda) (grafico B - in banda audio)

 

 

2 - la stessa cosa avviene poi nella decodifica del segnale. Nel processo di conversione DIGITALE ANALOGICA. Il DAC produce spurie fuori banda per una sua "questione personale" simile a questa che non stiamo a disquisire. E' così. Ma basta FILTRARE. Lo abbiamo visto in fig. 8. Ci mettiamo un bel filtro a 90 dB/ottava e vala' che vai. Risolto tutto. No, purtroppo non e' così. Così si elimina il RUMORE, L'ALIASING, ma suona un po' tutto da schifo.

Perche'? Perche' il filtro in banda audio, sara' anche lineare per la risposta in frequenza, ma non lo e' per la risposta in fase. Un filtro da 48 o 96 dB/ottava calcolato per il 20 KHz, inizia ad andare fuori fase molto prima dei 20 mila Hertz. E le fasi si possono invertire spesso e volentieri. E come minimo avere variazioni paurose. Quindi soluzione pessima per il suono. Vedi FIG.16

FIG. 16 - la fase del filtro a 90 dB/ottava in banda audio passa da 0° a 360° nella zona da 1 KHz circa 13 KHz

Fino qui, nulla di che, era solo per riassumere insieme a voi le idee. Allora i cinesi han fatto bene a non mettere un filtro così ripido? Be' direi di Sì, anche se si poteva fare qualcosa di meglio. Ma non e' mia intenzione stare a disquisire sulla "questione cinese". Andiamo avanti.

La tecnologia allora ha pensato bene di risolvere la cosa adottando una soluzione matematico/fisica che si chiama SOVRA CAMPIONAMENTO, in modo da NON utilizzare la frequenza FONDAMENTALE di 44,1 KHz, ma una molto piu' elevata e MULTIPLA di essa. Così da allontanare la ZONA di ALIASING dalla BANDA AUDIO 20 Hz - 20 KHz (nel caso attuale). Nella figura 17, [grafico A] vediamo la fs molto vicina alla banda audio e quindi i filtri antialiasing sono molto ripidi e di conseguenza alterano la FASE del segnale in banda audio come precedentemente esposto in FIg. 16, mentre se la fs e' chesso' 8 volte piu' alta (Kfs), [GRAFICO B] le due zone allontanandosi creeranno meno problemi e necessitera' un filtro antialiasing con pendenza molto piu' blanda con MAGGIOR LINEARITA' di fase; tutto cio' mantenendo alterata la GAMMA DINAMICA (DR= Dynamic Range). Ricordate? i famosi BIT EFFETTIVI.

FIG. 17 - il SOVRA CAMPIONAMENTO allontana le spurie dalla BANDA AUDIO

Come si effettui il sovra campionamento in questa sede non interessa. E' interessante meditare se tutto cio' abbia avuto un senso. Sì perche' fino ad ora abbiamo ragionato su una mera questione fisico matematica applicata all'audio, o meglio: alla MUSICA. Gia', l'obiettivo finale viene sempre dimenticato. Si prende cio' che l'universita' fornisce, cio' che i costruttori di chip indicano, cio' che il mercato spazzola, e mai nessuno che PENSA al risultato finale. I chip sono nati per l'avionica e le armi, per la medicina e forse per il video, NON per la MUSICA. I primi chip applicati effettivamente alla musica, che io mi ricordi, furono i 14 bit del TDA 1540 introdotti da Philips e Sony, ma sempre con le tecniche di cui abbiamo parlato prima.

Sto dicendo che il digitale non doveva entrare nella musica? No, pero' sto dicendo che nell'applicazione han dimenticato l'obiettivo finale:

LA MUSICA

applicando meramente formule, senza ragionare sul contenuto finale. Hanno applicato alla musica le STESSE tecniche utilizzate per le telecomunicazioni e per la strumentazione applicata alle telecomunicazioni (e lì va tutto benissimo).

 

PARTE 2.1 - il LAIPED ed il LHAIFON

Insomma, mica tanto. Ultimamente la riproduzione musicale ha toccato il fondo con l'MP3 riprodotto da scatolette che potrebbero servire come portachiavi, che come precedentemente detto, promettono faville e fanno letteralmente schifo.

Mi e' capitato ultimamente, per ragioni che non sto a spiegare, di dover misurare l'uscita cuffia del "LAIPED". Dopo che mi han mostrato che internamente c'e' un convertitore da 32 bit, o meglio di un'APP (loro la chiamano così) che da' la possibilita' di  impostare il numero di bit di campionamento per registrare un segnale entrante dal connettore del microfonino, poi cosa ci sia dentro non si sa, mi sono chiesto se questi ci stan vendendo l'arrosto o solo il fumo. Al che, preso il Tektronix DM4040, ho misurato il livello in uscita massimo ottenibile lato cuffie (circa 85 millivolt su 10 KOhm) ed impostandolo come ZERO dB di riferimento, ho fatto mettere in pausa il brano di musica e.... il silenzio viaggiava a

UDITE UDITE UDITE: - 18 dB

ma i progettisti, chiamali scemi, dopo che la pausa dura un certo tot (forse una decina di secondi o poco meno), riescono con un guazzabotto interno a togliere tutto e portare a - 75 dB il rumore. Probabile che un bel pezzettino di silicio abbia in quel caso segato quasi completamente l'uscita. Stiamo verificando che durante il PLAY c'e' come minimo un rumore di fondo di -18 dB che in RISOLUZIONE di BIT sono:

ENOB = (18 dB - 1,76) / 6.02 = 2,69 BITssssssssssss

Bene, ma e.. i 32 Bit allora chiedo io? -----> Risposta: E' l'applicativo.

Sì, siamo tutti così scemi che ci crediamo pure. Il prossimo applicativo forse arrivera' a 64 bit, come i bit del sistema operativo magari.

E se la ascoltano e la chiamano MUSICA. Non penso che l'UMANOIDE (mumble mumble, no l'ANDROIDE), faccia di meglio costando meno.

Si puo' cadere piu'  in basso di così? No, non c'e' limite al basso.

Adesso che mi ricordo pero' non era il LAIPED, ma il LHAIFON, cambia poco, perche' comunque questo non asciugava i capelli. Usano solo le cuffiette vicino ai capelli.

 

 

PARTE 2.2 - ma un cinese fuori banda cosa fa?

Be', il cinese di prima, fuori banda se la cava ancora bene, non certo come il LAIPED da ben 32 bit, ci mancherebbe. Qui di seguito alcune misure per gli amanti delle misure e per quelli che dalle misure capiscono come suona un apparato. Misure da DVD 24 bit/ 96 KHz - connessione coassiale 75 ohm - Load 10 Kohm -0 dB effettuato rispetto ai 2,165 Veff a 20 KHz:

   

FIG. 17.1 - uscita a 20 KHz

FIG. 17.2 - uscita a 30 KHz

   

   

FIG. 17.3 - uscita a 40 KHz

FIG. 17.4 - uscita a 45 KHz

 

 

   

FIG. 17.5 - uscita ONDA QUADRA a 5 KHz

FIG. 17.6 - uscita ONDA QUADRA a 18 KHz

   

   
 

2.2.1 Corsi di aggiornamento per vecchi

Personalmente non mi preoccuperei dell'onda quadra che sbandiera sui fronti di salita e discesa e della 18 KHz che non si sa bene ora cosa sia (il multimetro segna 18 KHz, e all'oscilloscopio invece le onde sono di tipo diverso, a volte a 18 a volte a 15,6 KHz... cosa sta succedendo?).

Ora tutti dicono che bisogna investire nell'istruzione dei giovani. Ma all'istruzione dei vecchi non pensa nessuno? La cosa fa leggermente incazzare perche' se i vecchi cattedratici rimangono a cio' che hanno acquisito 50 anni fa stiamo freschi e figuriamoci quelli che non sono andati nemmeno a scuola, avranno anche loro i loro diritti no! o solo i "mono-umani" li devono avere? Altro che corsi di aggiornamento. Servirebbe una rinascita e una RIPARTENZA da piccoli. Ricordate? Se non ritornerete come bambini, non entrerete mai nel regno dei cieli. E noi qui, vogliamo entrare nel regno dei cieli vero? Quindi conviene fare un po' di istruzione e corsi di aggiornamento anche ai VECCHI Afecionados (e non) che arrivano a questa pagina gratis e senza POPAP, senza ADVERTAISEME..TSsss

Bene riprendiamo l'ONDA QUADRA a 5 KHz allora. Ci sono sovra-oscillazioni e la frequenza non e' stabile dato che i fronti sbandierano. Questo puo' essere dovuto a diversi fattori, ma quello principale, in questo caso e' che,  nel registrare una traccia di onda quadra a questa frequenza, il campionatore che e' fatto con un sw da pc e che deve seguire un clock (96 KHz nel caso del DVD da me usato) nel momento in cui deve creare la "parola digitale" per far passare il segnale di botto dal minimo al massimo segnale (massimo negativo a massimo positivo e viceversa) deve attendere il momento esatto, non puo'  eseguire la cosa quando vuole lui, ma deve attendere che arrivi il clock che glielo permetta e gli dica: VAI!!! Facciamo due conti: sono 50 microsecondi a quadretto e lo sbandieramento e' di 0,2 quadretti, che significa 10 microsecondi circa. Be', i TORNI CONTANO, 10 µS CIRCA sono CIRCA 100 KiloHertz (96 KHz per l'esattezza) che e' il clock di campionamento del DVD che ho utilizzato. Tutto torna ed e' lo stesso clock che sta utilizzando il DAC 24/192 per la ricostruzione del segnale. Volete sapere a orecchio cosa cambia tra una 5 KHz stabile generata da un oscillatore STABILE e questa che sbandiera?. Be' potete sempre darvi da fare a provare le vostre orecchie/cervello. Inutile che ve lo dica io. Si spendono troppe parole anche ad ascoltare la stessa identica cosa nello steso momento e non ci si comprende, figuriamoci a raccontarla su una pagina di un libro (questo e' un libro?). No, ognuno in questo caso deve fare la propria esperienza. Diciamo che ora sapete che il digitale non e' poi così performante.

FIG. 17.5.1 - uscita ONDA QUADRA a 5 KHz dal DAC 24/192

 

 

FIG. 17.5.2 - uscita ONDA QUADRA a 5 KHz da un generatore di onda quadra (Rodhe Schwartz APN -62 per segnali audio fino a 260 KHz)

 

Ma un LP cosa farebbe? be' forse anche peggio, dato che la testina e' un organo meccanico e con un'onda quadra oscillerebbe come una ballerina, ma il fronte d'onda forse sarebbe piu' stabile, anzi, quasi sicuramente. Ma noi non abbiamo riferimenti su cui fare divagazioni in proposito, nel senso che o ascoltiamo un generatore, o fare un confronto tra LP e DVD non e' proprio il caso IN QUESTO CASO particolare. La musica e' la DIFFERENZA e ognuno ascolta in proprio modo. I transienti musicali non arrivano a passare da un minimo ad un massimo in meno di 10 microsecondi, anzi, sono molto molto lenti. La differenza in tutte queste elucubrazioni mentali, a mio parere, al massimo sta nella differenza degli acuti (la parte armonica). La differenza che ci sta tra il sentire un piatto di batteria che suona e che quando si smorza nel tempo e decade, decade come un RASPA, oppure come una discesa di SCI. Questo e' INDIPENDENTE dal tipo di piatto o crash (marca utilizzata, grandezza, spessore ecc..), ma e' una CARATTERISTICA del TIPO di RIPRODUZIONE del SUONO. A "sort of difference" come dice Paul Mc Cartney.

Andiamo avanti: e l'onda quadra a 18 KHz? Che gli e' successo? La storia e' esattamente la stessa:

FIG. 17.6.1 - uscita ONDA QUADRA a 18 KHz dal DAC 24/192

 

Facciamo i conti: compaiono 2 frequenze. Una a 18 KHz (sul multimetro) di cui siamo sicuri anche se non la vediamo bene (1/18000 = 55,55 µS) ed una a 15,4 KHz (tengo a sottolineare il CIRCA) 1/15400= 64,93 µS che significa che la differenza e' di: 64,93 - 55,5 = 9,38 µS. Ci ritroviamo ancora i soliti CIRCA 10 µS della frequenza di campionamento (96 KHz / 10,41 µS). Cioe' e' un problema del SISTEMA DIGITALE. Il resto, l'arrotondamento dei fronti, lo fa il filtro in uscita al DAC. Non lamentiamoci, i conti sarebbero stati perfetti se i cursori avessero indicato un frequenza di 15200 Hz - deci-millimetricamente spostati.

Dimentichiamo qualcosa? NO, le sovra-oscillazioni dell'onda quadra da dove arrivano? Mbo, andiamo a  vedere meglio. Facciamo una foto ad una di 800 Hz (vedi multimetro) ed espandiamola per fare una piccola analisi. Le oscillazioni sono nell'intorno tra i 43 ed i 45 KHz a seconda se si misura la prima o la seconda o la terza. Mmm, non puo' essere il filtro post DAC, in quanto per oscillare a questa frequenza (che se fate caso e' la stessa della sovra-oscillazione che si ha con la quadra a 5 KHz - 20 µS circa) dovrebbe avere una risposta NON LINEARE in frequenza, con una bella cuspide di esaltazione proprio in quest'intorno. No, secondo me e' il DAC e tutta la circuiteria interna. Non e' il filtro post DAC dei cinesi. PosibBBBile? Ehh, possibile sì, la conferma si ha solo misurando l'uscita diretta del DAC, infatti eccola, leggermente in anticipo nella traccia sopra - foto accanto di FIG. 17.6.3.

FIG. 17.6.2 - uscita ONDA QUADRA a 800 Hz dal DAC 24/192

FIG. 17.6.3 - uscita ONDA QUADRA a 800 Hz dal DAC 24/192 - traccia sopra uscita diretta dal CHIP DAC, traccia sotto uscita effettiva dopo il FILTRO POST DAC (quella che arriva all'ampli per intenderci)

 

Manca ancora qualcosa? Ehh sì, manca quella MODULAZIONE sopra il treno d'onda a 45 KHz sinusoidale. Vediamolo un po', si ripete ogni 175 µS circa. f= 1/T per cui oscilla a 1/0,000 175 s = 5741 Hz circa. E' sicuramente un regalo del nostro CHIP DAC. Si chiama ALIASING e ce lo troviamo poi in gamma audio.

FIG. 17.6.3 - Onda sinusoidale a 45 KHz - modulazione di ampiezza (FIG. 17.4)

 

FIG. 17.6.4 - 45 KHz modulata a 5,6 KHz esce gia' dal CHIP

 

FIG. 17.6.5 - 45 KHz modulata a 5,6 KHz esce gia' dal CHIP (traccia sopra uscita diretta dal CHIP DAC , traccia sotto uscita vera e propria in ritardo dovuto al filtro post DAC, che va all'ampli)

 

Una domanda sorge spontanea: ma questo aliasing si puo' evitare? Lascerei per ora la risposta aperta. E piu' in la' magari avremo la fortuna di vedere alcune cosette interessanti.

 

PARTE 2.3 - ma un DAC VERO con Trasformatori di uscita Royal Device fuori banda cosa fa?

Certo e' la seconda domanda che sorge spontanea. Fa le stesse identiche cose, a parte l'uscita piu' elevata (3,7 Veff  - load 3,3 Kohm invece che 2,16 Veff load 10 Kohm), dalle misure forse qualcosina meglio, robe ridicole. Be' a parte il rumore praticamente assente, cosa non da poco. E il suono?... Ehh già.. il suono....

 

FIG. 17.7 - uscita a 20 KHz

FIG. 17.8 - uscita a 30 KHz

   

   

FIG. 17.9 - uscita a 40 KHz

FIG. 17.10 - uscita a 45 KHz

 

 

   

Se fate caso, l'ampiezza della modulazione a 45 KHz qui e' piu' bassa che in figura 17.4, ma solo perche' la scelta di filtraggio POST DAC e' diversa. Ma non dovreste preoccuparvi, in quanto un segnale a 45 KHz alla massima ampiezza, non entrerebbe mai da un microfono, e il DAC a quanto pare se la cava bene fino a 40 KHz senza produrre ALIASING. Detto fra noi, il chippettino sta lavorando con una frequenza di campionamento di 96 KHz (il DVD e' registrato così). Non mi sembra che siano disponibili DVD registrati con tracce audio a 192 KHz. Chi pensa di ottenere maggior risoluzione a questa frequenza utilizzando file a musica liquida, e' fuori strada, e noi sappiamo perche'. E suonano veramente TROPPO PEGGIO!!! Quindi la scelta per il DAC VERO e' stata quella di attenuare in modo leggermente maggiore verso la parte sopra i 20 KHz per diminuire il rumore. Personalmente parlando non penso che -3,8 dB a 40 KHz mi tolgano il sonno, e mi provochino una mancanza di qualita' sulle registrazioni campionate a 192 KHz che non ci sono, e se ci sono, viaggiano sulle fibre ottiche che fan perdere la "QUANTICITA' dell'INFORMAZIONE. 

 

FIG. 17.11 - uscita ONDA QUADRA a 5 KHz

FIG. 17.12 - uscita ONDA QUADRA a 18 KHz

   

   

Ma vediamo ora almeno, se la scelta e' stata centrata. Il rapporto segnale/rumore da 45 dB esce anche qui?

Fortunatamente no, siamo piazzati molto meglio. In larga banda siamo a oltre 90 dB di dinamica effettiva. Ma in un sistema completo Royal Device, detta dinamica aumenta con l'utilizzo degli amplificatori a trasformatore. In linea generale si va molto piu' su, cosa che non possono invece fare o sfruttare gli altri costruttori di DAC. Loro forniscono DAC e basta, quindi, in linea generale coloro che cercano di produrre DAC performanti anche da un punto di vista di rapporto SEGNALE/RUMORE filtrano a manetta, peggiorando il suono. Del resto, come possono far conto sul cosa viene dopo? Questo e' il trucco!!! Un sistema audio studiato al completo, per suonare al completo. ZAMMM, ..... ZAMM ZAMM!!!

 

FIG. 17.13 - DAC VERO: rapporto segnale/rumore Larga Banda

DVD in pausa

FIG. 17.13 - DAC VERO: rapporto segnale/rumore filtrato a 20 KHz

DVD in pausa - variabile tra 100,9 e 102,3 dB al limite di misura dello strumento

   

 
   

FIG. 17.14 - Limite massimo dello strumento nella misura relativa al rapporto segnale/rumore misurato su DAC VERO riferito a 3,728 Veff- Ingresso chiuso su 50 ohm.

   

   

Il confronto dell'entita' del rumore emesso dai due DAC visto all'oscilloscopio

FIG. 17.15 - DAC VERO - 5 mV/quadretto (il rumore e' distribuito molto in larga banda - segnale non filtrato 90,7 dB di S/N - scala espansa a 100 nanoS / quadretto) FIG. 17.16 - DAC cinese - 50 mV/quadretto  (il rumore e' distribuito molto in larga banda - gia' visto Fig.3 - S/N 56,7 dB, ma fa parte dei "regali cinesi in uscita"- segnale non filtrato - scala espansa SOLO a 100 microS / quadretto)
   

   

Ma perche' il DAC VERO che utilizza lo stesso chip dac 24/192 suona nettamente meglio? La differenza sta nel RUMORE? Forse un po' anche...ma

Lo chiederemo ai cattedratici, quelli che sanno arrampicarsi bene sui vetri con la loro dottrina, dove affermano che l'uomo non percepisce oltre i 20 KHz, ma vogliono amplificatori con bande passanti da 1 megahertz, e DAC da 500 KHz. Dove dicono una cosa da una parte e dall'altra la rinnegano. Il grottesco sommato al paradossale. Da cio' di cui sopra abbiamo imparato un paio di cose:

1 - con un trasformatore si puo' fare SICURAMENTE di meglio, sia come caratteristiche fisiche che SONICHE.

C'è una cosa a cui ancora non riesco a dare una spiegazione: se i microfoni arrivano al massimo a 50 KHz (ma se va bene bene), se all'ingresso del convertitore ADC ci devono mettere un bel filtro se non si va in ALIASING, cosa usano a fare convertitori con campionamenti a 192 KHz che hanno 96 KHz di banda audio? Non parliamo poi di 500KHz!!! Per allontanare la Fs (frequenza di campionamento)?

Cioe' mi si sta dicendo che:

1 - per non usare il SOVRA CAMPIONAMENTO spendo soldi in ricerca e sviluppo  per mettere sul mercato un chip come questo da 500 KHz /32 bit, con clock a 1,536 MHz, ma.... se si utilizza in modo normale con il Filtro di Sovra-campionamento la frequenza di campionamento e' di 200 KHz? Mi stai dicendo di usarlo così? Che ce l'hai messa a fare 'sta possibilita' di clock a 200 KHz? Maahh!!! lasciamo perdere perche' dice anche: "distortion free signal processing"  e "unmatched audio clarity free from input clock jitter". Mi sembra di leggere le super performance che scrivevano in proposito dell'operazionale  che ha fatto la storia dell'elettronica negli anni '70, il uA 741 quando era uscito sul mercato.

inoltre...

2 - Se i file scaricati dalla rete a 24 bit / 192 KHz, si sentono MOOOlto peggio che il CD da esso derivato a 16 bit /44,1 KHz, perche' scaricano sta robaccia?

Dico io, va bene che siam tutti scemi, ma proprio così tanto? E dico anche che, non sono solo gli "abbindolati spettrali e recidivi" che credono nelle fate, ma anche ancora alcuni "RD afecionados" che magari, consoni che la matematica non e' un'opinione, consoni che la fisica loro l'han studiata, consoni che le fregature stan dietro l'angolo (ma ancora non ci credo), vogliono continuamente farsi del male con le loro mani.

Non ultimo, uno di questi, anche un mio amico oltre che fisico, matematico, trombettista, lavoratore in ambito telematico, pur avendo sentito gli effetti dell' ACCELERATORE ADIMENSIONALE qui da me, pur avendo letto la storia delle prove con PEP sulla "musica liquida", si e' messo in testa di provare sto guazzardone di coso che e' gia' qui sul mio tavolo. Me lo ha fatto arrivare direttamente dalla Cina. Gia' non ne bastava uno, ora un'altro... mamma mia (santissima), salvami!!! Sì, no, non so, forse hai ragione, ma forse hai dimenticato qualcosa, questo coso dall'USB ha 2 clock e ti porta i dati sul coax come su un "tapis roulant". sentiremo. Per me ho gia' vinto 3 a zero.

Ma non possiamo chesso' andare a fare un giro al lago invece di perdere tempo in prove di cui si sa gia' il risultato? Tu puoi avere un clock o due, o 3, ma se le frequenze sono disallineate (USB e COAX verso DAC), devi sempre fare un "recovery del clock in qualche modo". Questa e' fisica telematica. Non si scappa. Vedremo se saro' smentito.

Noi oggi sappiamo diverse cose che la scienza ancora rinnega, o a cui NON VUOLE CREDERE:

1 - i BIT non sono solo BIT

2 - L'informazione se viaggia, cambia indipendentemente che sia essa viaggiante nel dominio analogico o digitale anche se non perde bit ed e' letta senza jitter (la differenza di suono tra cavo coax e ottico lo dimostra - i driver e receiver sono gli stessi, le circuiterie le stesse i componenti gli stessi tranne un foto-accoppiatore).

3 - I circuiti elettronici (siano essi operazionali, o con un po' di montagne di transistor/FET/MOSFET anche discreti + valvole ) hanno ancora molto da imparare da TESLA ----> TRASFORMATORI in genere.

FIG. 17.17 - il DAC VERO con trasformatori diretti sul chip dac

FIG. 17.18 - be' certo i trasformatori QUANTICI del DAC QUANTICO sono altra cosa... sognare non e' vietato
   

   

allora....??? be' allora....

 

 

PARTE 3a - Salviamo il salvaBBBile

Beh, per salvare il salvabile e' andare esattamente dalla parte opposta di dove sono andati fino ad oggi i costruttori e le riviste del settore che hanno voluto dividere i pezzi dello stereo a meri componenti da interconnettere (di solito senza sapere come e perche'). Avete mai visto pezzi di motore di una Ferrari o una Porsche  da assemblare con pezzi di altri costruttori? E' chiaro che no.

Ed e' chiaro anche che un sistema audio progettato in modo completo, invece che a pezzi, tiene in considerazione parametri che altre metodologie spezzate, NON POSSONO NEPPURE pensare di toccare. Il DAC VERO alla fine essendo parte di una COMPLETEZZA progettuale, non andra' visto fin a se stesso, ma interconnesso con chi lo deve amplificare. Ed il risultato e' il seguente: 

FIG. 17.19 - AMPLIFICATORE QUANTICO + DAC VERO

potenza in uscita: 29,13 Veff / 8 ohm = 106 watt/8 ohm- manopola volume a ore 2 per potenza massima.

FIG. 17.20 - AMPLIFICATORE QUANTICO + DAC VERO

Lettore DVD in pausa: S/N 105,3 dB totale in LARGA BANDA con VOLUME AMPLIFICATORE a ore 2

FIG. 17.21 - AMPLIFICATORE QUANTICO

Volume a ZERO: S/N 120 dB

FIG. 17.22 - LIMITE della MISURA del multimetro: 121 dB 

 

 

Bene dai, ora sappiamo come progettate un sistema audio. Almeno tutto al completo parlando della parte elettronica. la Differenza?

Diventa SOSTANZIALE. Per chi non avesse compreso tutto l'arcano a cosa si riferisce cerchero' di riassumerlo nei seguenti pochi punti:

VOGLIAMO UTILIZZARE la TECNOLOGIA DIGITALE? BENE:

3.1 - costruire un DAC per eliminare tutto il rumore di fondo bisogna filtrare a manetta.

3.2 - cio' significa che suonera' MALE, ed infatti tutti i lettori o DAC sul mercato, anche di prezzo assurdo, fanno questa orribile fine, poi e' chiaro che si dica che il DIGITALE SUONA MALE. Ebbe' certo. Fatto così, suona malissimo.

3.3 - NON FILTRO, mi tengo il rumore (DAC CINESE) così suona meglio. Questo pero' va a gusti. Con quel casino di rumore sotto, e' meglio spegnere.

3.4 - Filtro meno, con andamento blando, così la fase in banda 20 Hz - 20 KHz, rimane buona, se mando il DAC o il lettore ad una rivista, la misura del rumore la fanno con un bel filtro in uscita a 20 KHz così, il rumore rimane basso, pero' poi senza filtro per la misura, suona comunque meglio. In pratica, la misura del rumore e' un po' taroccata perche':

3.4.1 - se si asserisce che il rumore oltre i 20 KHz non viene sentito ed e' inutile misurarlo, perche' allora asseriamo che il DAC o il lettore o l'amplificatore devono amplificare OLTRE i 20 KHz? mi sembra sia un paradosso o quantomeno un'assurdita'.

3.4.2. Se  si asserisce invece che il rumore fuori banda audio debba rimanere e quindi misurato, allora va bene, ma il risultato finale non e' quello dichiarato in un CIPPOTTO DAC 24 /192, che sulla carta e' in grado di dare, ma fuori dalla carta non si riesce a farlo funzionare bene secondo i canoni del SUONO, e non delle misure.

3.5 - Se voglio ottenere le caratteristiche dichiarate sui DATA SHEET dei costruttori, devo filtrare a manetta ed il suono fa schifo o peggio. Sto dicendo che nessun costruttore di chip si e' mai preso la briga di ascoltare cio' che produce in termini di SUONO VERO. Quindi ci han venduto fagioli borlotti invece che tecnologia performante.

Bene, cio' premesso, per salvare il salvabbbbile, e' necessario:

3.6 - Operare non su un pezzo di ferro chiamato DAC ma sull'intero sistema audio. PUNTO. I risultati son quelli sopra visti. L'amplificatore non fa da collo di bottiglia anzi a 40 KHz ha solo un'attenuazione di 1,58 dB rispetto ad 1 KHz (5,37 - 3,79 = 1,58 dB che e' la differenza tra l'attenuazione a 40 KHz del DAC VERO e quella ottenuta in uscita dall'AMPLI QUANTICO (il VERO ASSOLUTO fa piu' o meno le stesse cose da un mero punto di vista FISICO).

FIG. 17.23 - DAC VERO + AMPLIFICATORE QUANTICO  a 40 KHz

FIG. 17.24 - DAC VERO a 40 KHz (gia' Fig. 17.9)

Quindi sopra, avete visto come e' possibile ottenere cio' che si puo', mantenendo ESTREMA la bonta' del contenuto sonoro ed armonico. E non abbiamo ancora inserito l'Acceleratore ADIMENSIONALE !!!

Chi ha avuto la fortuna di ascoltare qui da me o ha un sistema completo Royal Device sa di cosa si parla.

La cosa piu' interessante e' che i progettisti e produttori di macchine digitali, ma non solo di queste, probabilmente non ascoltano la musica, o almeno, non e' di loro primario interesse. Normalmente il primario interesse e' il maggior profitto che da queste tecnologie si riesca ad ottenere. Il mondo infatti sta crollando, e questo aspetto lo tocca come un coltello rigirato nella piaga. Sono pochi coloro che ho sentito dire: ma questa tecnica o questa nuova tecnologia non va bene, era meglio quando si stava peggio, parafrasando un quasi mio omonimo TOTO' De-Curtis. Inutile fare speculazioni sul passato. C'e' ancora chi ascolta con il vinile (e li capisco), chi ancora con il nastro, e lo capisco, chi ancora con il mangiadischi, e capisco anche questi e chi con il K7 Philips.  La massa ormai e' sconclusionata sugli Mp3 o i file FLAC da PC. Certo la colpa non e' loro. La colpa e' di chi fa i profitti su queste cose, ma e' anche colpa dei giovani che si fermano all'apparenza che trova a monitor (FACCE boc, internet, blog ecc). Se nell'AUDIO si fosse fatta una vera ricerca della QUALITA', invece che del profitto, oggi non saremmo caduti così in basso. Neil Young afferma che sì, Steve Jobs ha integrato l'MP3 nelle sue scatolette (da circo aggiungo io), pero' a casa ascoltaVA con l'LP!!!

Ma così come ci sono i vecchi "afecionados", così penso che si possa ancora salvare qualcosa. Dopo l'avvento dell'Acceleratore Adimensionale che raccoglie e dimostra tutte le dimenticanze e deviazioni della scienza audio (e non), si puo' uscire un po' meglio, da "un rumore di fondo che ci guasta i bit". Come? Be', intervenendo nella parte che fino ad ora non abbiamo preso in considerazione: la FASE di REGISTRAZIONE. Fino ad oggi, personalmente mi sono preoccupato della fase di ASCOLTO di cio' che ci viene fornito, senza intervenire su cio' che viene PRODOTTO.

Guardandoci in giro su cosa venga utilizzato nelle sale di registrazione di oggi, si puo' passare dalle stelle alle stalle, ma sempre in un ambito di: " io ho i marchi piu' buoni oggi a disposizione", oppure: "io con questa consolle da 3 mila euro ho 40 canali digitali 24/192 a disposizione e mi basta il SW che mi forniscono e posso fare tutto cio' che voglio". Bene. Non mi rivolgo a questi, e nemmeno a chi ha i rack pieni di compressori, espansori, ridigitalizzatori, re-clocking, mixer digitali, equalizzatori digitali, effetti digitali, che viaggiano tutti ormai su FIBRA OTTICA ---> il peggio in assoluto per l'elettronica audio digitale ..... [anche i quasi sordi ormai, con un minimo di impianto audio coerente Royal Device sentono che il suono viene distrutto se fatto passare sulla fibra ottica invece che nel rame], eppure nelle sale, nelle macchine piu' sofisticate ormai la connessione fibra ottica va per la maggiore.

Oggi, la musica rimane aperta su canoni poco accessibili alla QUALITA', ma solo alla VELOCITA' nel "risolvere" le problematiche relative all'installazione della sala d'incisione e dei costi di esecuzione. La caduta piu' in basso e' avvenuta con l'introduzione di Sw che gestiscono macchine, dove con tocchi di mouse ti spostano bande, frequenze ed ampiezze, con finte manopole su un monitor, ti ruotano l'inverosimile accendendoti anche finti led. Dove ti raccontano che la fase rimane inalterata perche' il tutto e' digitale, e dove i dB li regoli al centesimo. Tutto finto. Una realta' virtuale per allocchi. Solo il risultato e' vero: ma, no comment su questo.

Poco male, il mondo della RIPRODUZIONE era gia' nell'embolia, figuriamoci se non lo sia anche quello della registrazione. Per cui, se io voglio registrare qualcosa di mio, non andro' certo a prendere una di queste macchine infernali, dove se per caso ti si innesca un larsen, non sai dove e' il mouse, non sai se il sw e' attivo, non sai se la manopola del volume e' quella che sta indicando la freccia a monitor, dove se sbagli a fare click il segnale di prova esce a 10 Veff, invece  che a 10 millivolt e spacchi casse e tutto quanto. ecc.

I manuali di queste diavolerie, pur essendo di più di 100 pagine, non ti danno NESSUNA CARATTERISTICA TECNICA. Non esiste nemmeno piu' la possibilita' di SALTARE il primo stadio MICROFONICO "schifezzament" a operazionali, mentre esisteva magari sulle stesse macchine precedenti. Dove, si attenua il segnale per farlo diventare di LINEA attraverso il SW che regola il tasso di controreazione di un operazionale presumibilmente o peggio del campionatore di ingresso, in NON SI SA in CHE MODO.

Nei manuali, non esistono piu' nemmeno le SPECIFICHE delle impedenze di ingresso. Mbo!!! si vede che va tutto bene così. Ora e' tutto dato dal SW, e dai finti LED, si puo' impostare anche la risposta dei pippistrelli, basta volere. Cosa esca poi come registrazione, e' ancora tutto da chiarire. Anzi lo abbiamo anche chiarito, facendo delle prove comparative di registrazione. NOI GIA' SAPPIAMO.

STABILIAMO ALLORA dei PALETTI FERMI e CONCRETI:

per il "teorico" futuro ci servono:

1 - PREAMPLIFICATORE MICROFONICO senza controreazione ed amplificazione della tensione solo a TRASFORMATORI

2 - MIXER o SOMMATORE di CANALI ANALOGICO a trasformatori QUANTICI

3 - VALUTAZIONE della possibilita' di utilizzo dell'ACCELERATORE ADIMENSIONALE sul SOMMATORE/MIXER QUANTICO/ANALOGICO

3 - PREAMPLIFICATORE MICROFONICO QUANTICO a 2 CANALI

4 - VALUTAZIONE del miglior sistema di REGISTRAZIONE che possa mantenere inalterate il piu' possibile le qualita' dei SISTEMI QUANTICI di trattamento del SEGNALE AUDIO.

 

 

Parte 4a - PREAMPLIFICATORE MICROFONICO a SOLI TRASFORMATORI ROYAL DEVICE

Ci sono ancora professionisti della registrazione dal vivo che si sono preoccupati di questo problema: L'accoppiamento MICROFONO - PREAMPLIFICATORE. E' un campo minato dove ci si scontra con l'adattamento di impedenza e lo smorzamento del trasformatore di uscita del microfono utilizzato e, non ultimo, della qualita' di amplificazione del preamplificatore. Un preamplificatore MICROFONICO e' un po' come un PREFONO. E dopo l'avvento del PREFONO QUANTICO, e' giusto che esita un PREMIC QUANTICO.

Dato che la stessa Analog Device (una industria storica costruttrice di chip sia di conversione che di operazionali molto famosa sul mercato), ha riportato in una delle sue dispense, che per ottenere un buon rapporto segnale/rumore il mezzo unico e' l'utilizzo di trasformatori, almeno per cio' che riguarda il campo "radiofrequenza", io mi sono ritrovato a "casa mia", dato che il PREFONO QUANTICO gia' utilizza SOLO TRASFORMATORI per AMPLIFICARE la TENSIONE, così come anche i miei amplificatori. Cio' facendo si ottengono 2 effetti:

1 - riduzione di rumore rispetto a qualsiasi altra tecnologia utilizzata, e

2 - QUALITA' SONORA distante anni luce dalla piattezza del silicio, dalla rumorosita', dalla bassa qualita' e non linearita' dei preamplificatori a tubi. Quelli a operazionali non li prendiamo invece nemmeno in considerazione.

ANALOG DEVICE - l'utilizzo di trasformatori come AMPLIFICATORI di TENSIONE, migliorano la FIGURA di RUMORE e aumentano il rapporto S/N di uno stadio amplificatore

TRADUZIONE

La figura 2.73 mostra come utilizzando dei trasformatori RF come AMPLIFICATORI di TENSIONE, sia possibile MIGLIORARE la FIGURA di RUMORE. La figura 2.73 A mostra l'utilizzo di un trasformatore 1:1 dove la FIGURA di RUMORE e' di 34,8 dB. La figura 2.73 B mostra un trasformatore con un rapporto spire di 1:2 (1:2 turns ratio). In questo caso la FIGURA di RUMORE e' migliorata di 6 dB dovuta al fatto che il trasformatore  usato come AMPLIFICATORE di TENSIONE, non introduce rumore.  La figura 2.73 C mostra l'utilizzo di un trasformatore con un rapporto spire di 1:4. In questo caso la FIGURA di RUMORE migliora ancora di altri 6 dB!!! Totale 12 dB (si passa da 34,8 a 22,8).

NOTA 1: in banda audio la questione e' molto similare, anche se i componenti (trasformatori) hanno una loro caratteristica di rumore intrinseco leggermente piu' alto, che diminuisce un poco le caratteristiche teoriche ottenibili, ma comunque sempre "OVER the TOP" rispetto ad altre tecnologie applicate.

NOTA 2: Si ricorda ai maestri dottrinali delle accreditate universita',  che l'utilizzo di trasformatori come AMPLIFICATORI di TENSIONE NON INSERITI in una catena con controreazione, non influiscono affatto sulla risposta globale (distorsione, fase e quant'altro) del sistema. Quindi dell'eventuale "tempo di transito" del segnale o del "ritardo di gruppo", non ce ne puo' fregare una beata favetta.

NOTA 3: Se a voi professori han raccontato che i trasformatori in banda audio non vanno bene perche' il nucleo satura bla bla bla, perche' le spire hanno capacita bla bla bla, perche' il rame bla bla bla, perche' il rapporto spire bla bla bla .. be' prima mettetevi a tavolino a progettare, poi provate a costruire un preamplificatore così e a farlo funzionare oltre che a SENTIRNE le DIFFERENZE rispetto le elucubrazioni  scritte sui libri dove si dice: "i trasformatori e' meglio eliminarli perche' costosi, perche' non lineari, perche' hanno problemi, perche' con un buon amplificatore a stato solido con controreazione si fa meglio, ecc. ..." e.. poi venite a dirmi come suona il Vs. tutto!!! I disegni e le fantasticherie sulla carta lasciateli a Giotto ed agli artisti. A voi la cosa non compete gran che. Siete fuori luogo, oltre che obsoleti in un campo che ormai manco conoscete.

Per cui, prima di accingermi a costruire il PREAMPLIFICATORE  QUANTICO per MICROFONO, mi sono cimentato (ci siamo cimentati, dato nel montaggio del primo prototipo, e nelle prove di registrazione, mi ha dato una mano anche un'altra persona) nel provare diverse soluzioni di TIPI di trasformatori di segnale prima di entrare nel vivo della questione su qualcosa di veramente TOP. E' stata fatta una ricerca anche sui vari tipi di microfoni che vano per la maggiore di cui e' stata stilata una lista ben varia.

Il primo prototipo quindi e' stato realizzato, poi rivisto, poi provato sul campo, poi smontato, poi riassemblato, poi rivisto, poi rimisurato, ecc, con una disposizione a 4 canali contemporanei. La fase finale ha visto l'assemblaggio con i trasformatori definitivi ed una situazione di questo tipo:

4 trasformatori PER CANALE - solo 3 stadi senza controreazione per ogni canale - Alimentazioni induttive - Alimentazione ESTERNA BLU POWER

Amplificazione fino a 72 dB (Av = 3981) - S/N in condizioni di normale utilizzo tra circa 100 dB  o maggiore.

S/N massimo 115 dB (misure in larga banda 0 Hz-300 KHz - in sola banda audio in genere migliorative)

 

FIG. 18 - SCHEMA A BLOCCHI di UN SOLO CANALE del preamplificatore per microfono Royal Device

 

Visto così sembra cosa meramente semplice, ma semplice non e' stata. 16 trasformatori di segnale, 18 celle induttive. Alimentazione esterna Blu Power, trasformatori in mu-metal dove necessario, e soluzioni di cablaggi razionalizzati al massimo e a volte autostrade super epigenetiche. I primi 2 stadi sono studiati in modo da "NON SATURARE mai". Quindi e' possibile anche utilizzare tutti gli stadi (anche quello d' ingresso escludibile), in modo da ottenere la massima uscita disponibile (57 Veff / 100 Kohm oppure 33 Veff/ 22 Kohm). Cio' significa che se serve un segnale piu' basso da registrare, e normalmente e' così, si lavora sul potenziometro (VERO, non Software) del GAIN, posto sullo stadio di uscita, in modo che diminuendo il SEGNALE (per avere quello utile da registrare) si diminuisce anche il RUMORE di FONDO generale.

Come si sa dalla fisica /elettronica (qualcosa di buono c'e' anche lì), e' lo stadio di ingresso che deve essere il piu' performante possibile in quanto a "figura di rumore" e amplificazione e/o dinamica. Anche utilizzando operazionali, e' sufficiente diminuire il guadagno dello stadio per diminuire il rumore pari pari. Nelle implementazioni piu' semplici e meno costose utilizzano appunto un OP con resistenza di controreazione regolabile. Man mano che si diminuisce il guadagno, diminuisce il rumore, aumenta la banda passante, "diminuisce" la FINTA distorsione ed aumenta a dismisura la controreazione, aumentando così anche il fastidio alle orecchie, aumenta la distorsione temporale, la distorsione di intermodulazione dinamica fa faville, aumenta la piattezza del suono, la compressione delle armoniche e la "puzza" di silicio. Come, non credete che il segnale elettrico sia interquatizzato dai materiali? Se non ci credete siete di un'altra era.

La tecnica di utilizzare trasformatori, secondo me, supera ogni metodologia di amplificazione con GAIN regolabile in controreazione o digitale, aumentandone la dinamica e la TRIDIMENSIONALITA' del SUONO dovuta all'utilizzo di macchine quantiche (trasformatori - TESLA probabilmente lo sapeva o come minimo lo sospettava) come AMPLIFICATORI di TENSIONE (chi ha un AMPLIFICATORE VERO o VERO ASSOLUTO Royal Device lo sa). La distorsione rimane in linea generale molto molto bassa.

Nel caso del PRE MIC a 4 CANALI in questione, l'impedenza del trasformatore di uscita puo' essere impostata  a scelta a 600 o 2400 ohm (per motivi di bonta' sonora lo standard adottato e' 2400 ohm). E qui, non mi dilungo a dirvi il perche', dato che nel PRE MIC QUANTICO, lo stadio di uscita verra' completamente sostituito e ci sara' un trasformatore quantico che porta' essere usato anche in concomitanza con il FUTURO MIXER ANALOGICO-QUANTICO. MAGARI bastasse controreazione ZERO ed un trasformatore per STRATOSFERICIZZARE il suono!!!

il PRE MIC?

ECCOLO esiste gia':  la delizia della registrazione VERA !!!

FIG. 18 -  Preamplificatore per Microfono a soli TRASFORMATORI a 4 canali Royal Device - sul frontale il controllo di GAIN e PAD -22 dB - led PEAK Rossi

I circuiti di peak (LED) sono disaccoppiati dal segnale ed alimentati separatamente in modo da non influire sulla qualita' sonora dello stadio. La stessa cosa e' valida per le alimentazioni 48 Volt PHANTOM dei microfoni, completamente separate e disaccoppiate tra loro con condensatori ad alta risoluzione sonora.

 

 

FIG. 19 -  RETRO Preamplificatore per Microfono a a soli TRASFORMATORI 4 canali Royal Device

In primo piano la vista gli XLR di ingresso ed i selettori singoli dell'alimentazione Phantom e dell'impedenza di ingresso sui canali 1 e 2.

 

 

 

FIG. 20 -  Preamplificatore per Microfono a soli TRASFORMATORI a 4 canali - sotto le schede superiori altri 2 trasformatori di segnale per ogni canale.

 

 

FIG. 21 - Preamplificatore per Microfono a soli TRASFORMATORI a 4 canali Royal Device. La vista "delle autostrade epigenetiche" verso le uscite

 

 

Parte 5a - LE MISURE di segnale/rumore

FIGG. 22 -  Misura della dinamica di uscita - 1° stadio escluso (PAD -20dB ON) - CANALE 3 - condizioni di prova - Amplificazione 44 dB

 

FIG. 22-A

segnale di uscita a sinistra 40,75 Veff - load 100 Kohm, segnale di ingresso a destra 0,25 Veff

 

FIG. 22-B

i due segnali all'oscilloscopio f= 1KHz - Inizio saturazione in uscita a circa 57 Veff/100 Kohm

 

 

In queste misure di dinamica e di rumore e' possibile utilizzare la scala in dB del multimetro Tektronix, ma ci sono delle limitazioni se i segnali di riferimento diventano relativamente bassi. Per escursioni di uscita di 30 Veff, p.e. impostando poi lo ZERO dB relativo, lo strumento e' in grado di scendere fino a -123 dB (anche -126dB se il riferimento e' 40 o 50 Veff).

La cosa non e' identica nel caso si effettui delle misure con uscite di riferimento dell'ordine del VOLT efficace, le scale interne cambiano e dato che esiste un "rumore di fondo intrinseco" del MULTIMETRO stesso, come gia' precedentemente detto, non si riesce a fare misure sotto i 20 microvolt. Per cui nelle misure di rumore relative a BASSE uscite del preamplificatore microfonico, non potremo usare le scale in dB dello strumento, ma dovremo fare dei calcoli RELATIVI, che vedremo in seguito. Tutte le misure di seguito riportate sono in LARGA BANDA, quindi PEGGIORATIVE rispetto ad una eventuale integrazione nella banda 20 Hz - 20 KHz o con altre pesature. La cosa non avrebbe molto senso in quanto la risposta in frequenza di ogni stadio si estende da 10 Hz (0 dB) a piu' di 37 KHz (- 3 dB). E noi vogliamo rimanere in una banda da sfruttare, non da limitare.

FIG. 22-C - LIMITE della MISURA con  MULTIMETRO - TEKTRONIX

 

 

   

FIG. 22-D - Rumore in uscita larga banda misurato con GAIN a ZERO

ingresso chiuso su 2,4 Kohm

FIG. 22-E - rumore in uscita (larga banda) misurato con GAIN a ZERO

ingresso chiuso su 2,4 Kohm

 

FIG. 22-F - saturazione stadio di uscita a 57,8 Veff

 

FIG. 22-G - saturazione stadio di uscita a 57,8 Veff

 

FIG. 23-A  - Inserimento del 1° stadio - PAD -22 dB OFF - (Attenuazione OFF) - Amplificazione 66 dB

In questa condizione, verifichiamo la dinamica massima dei primi 2 stadi, mettendo il GAIN a ZERO. I primi 2 stadi da soli amplificano 44 dB ed i primi sintomi di saturazione all'uscita del 2° stadio si avverte a 42,2 Veff con un segnale di ingresso di 343 millivolt efficaci. In queste condizioni se aumentassimo il GAIN al massimo, lo stadio di uscita dovrebbe essere in grado di fornire 22 dB in più e cioe' piu' di 400 Volt!!! (cosa impossibile perche' satura molto prima (a 57 Veff). Il risultato vuole essere di aumentare il GAIN al punto massimo in cui l'ultimo stadio non saturi. Ottenendo così che, anche inserendo il primo stadio di guadagno, il rapporto S/N rimanga molto elevato.

 

 

FIG. 23-B - saturazione all'uscita del 2° stadio a 42,2 Veff

FIG. 23-C - saturazione all'uscita del 2° stadio - freccia rossa

 

 

 

Il concetto e': se ora anche diminuiamo il segnale di ingresso a tensioni dove non ci sia saturazione dovuta ai primi 2 stadi e lo portiamo a 320 mVeff circa, (vedi caso seguente FIG. 23-D), e regoliamo il GAIN in modo da non arrivare alla saturazione dello stadio di uscita (quindi stiamo a 51 o 52 Veff invece che quasi 58 Veff come da FIG. 22-F, sfrutteremo la massima amplificazione con distorsione ridotta, mantenendo un alto rapporto S/N.

Andremo poi a vedere anche l'S/N con segnali di ingresso "piu' miti" dell'ordine di 10 - 20 mVeff, che sono le tensioni di uscita dei microfoni normalmente utilizzati sul mercato. In questo caso la prova la faremo regolando il potenziometro del GAIN in modo da avere il classico 4 dBu in uscita (1,23 Veff). Per ora invece:

 

FIG. 23-D -  Regolazione del GAIN fuori dalla saturazione dei primi 2 stadi / 319 mVeff di ingresso per 52 Veff in uscita PAD OFF  Av 66 dB

 

 in queste condizioni il rumore si trova a -106 dB

 

 

FIG. 24 - Ingresso 20 mVeff - uscita con GAIN regolato per + 4 dBu (1,23 Veff) - (manopola a poco piu' di ORE 9)

 

FIG. 24-A - tensione di uscita (sx) e tensione di ingresso (dx)

FIG. 24-B - I due segnali all'oscilloscopio

   

FIG. 24-C - Valore del rumore Largabanda in uscita senza segnale di ingresso e senza abbassare il GAIN a ZERO

ZERO dello strumento a circa 2 microvolt (0,0020 millivolt)

FIG. 24-D - Valore del rumore Largabanda in uscita con GAIN a ZERO ed ingresso chiuso su 2,4 KOhm

ZERO dello strumento a circa 2 microvolt (0,0020 millivolt). Condizione di FIG. 22E dove l'S/N misurato era di 113 dB. Non e' importante in questo caso che il primo stadio sia inserito o no, in quanto il rumore proveniente dai primi 2 stadi viene escluso dal GAIN a ZERO.

 

la differenza di rumore sulla traccia dell'oscilloscopio, non e' percettibile rispetto alla foto a lato - praticamente quasi coincidente.

 

Per differenza e' possibile affermare che il rumore e' peggiorato di circa 5,76 dB  = 20* log ( 0,0438/ 0,085)

con 20 mVeff di ingresso il rapporto S/N rimane dell'ordine di 113 dB - 5,76 dB = 107 dB in largabanda

Potremmo anche calcolare il TEORICO rumore riportato all'ingresso: 0,085 millivolt / GUADAGNO dello stadio. In questo caso, facciamo 2 considerazioni:

se si considera il guadagno di 66 dB (non tenendo conto della posizione del potenziometro) e' come se avessimo:

Vrumore riportato all'ingresso = 0,085 millivolt / 2000 (66 dB) = 0,0000425 millivolt eff ---->  0,0425 microvolt ----> 42,5 nanovolt

Certo la furbata e' proprio avere la regolazione del GAIN all'ultimo stadio, tenendo conto che il guadagno effettivo dello stadio dipende in questo caso dalla posizione del potenziometro. Altrimenti il rumore riportato all'ingresso e':

rifacciamo i conti:

 AV effettiva = Vu / Vi= 1,2637 /0,02008 = 62,9 invece che 2000 che significa che il teorico rumore riportato all'ingresso e' di: 

Vrumore riportato all'ingresso = 0,085 millivolt / 62,9 = 0,000135 millivolt eff ---->  1,35 microvolt

 

  Per definizione

 
dBm / 600 ohm dBV dBU dB / µVolt
600 0 dBV= 1 Vrms 0 dBu= 0,7746 Vrms 0 dB µV = 1 µVrms
(-120 dBm)

L'effettivo rumore in uscita con guadagno 66 dB (AV=2000) e GAIN al massimo con ingresso chiuso su 2,4 KOhm e' di circa 2 millivolt LARGA BANDA che significa che:

FIG. 25

Vrumore riportato all'ingresso = 2,12 millivolt / 2000 (GAIN) = 0,0012 millivolt eff -->  1,2 microvolt e siamo a circa 0 dB µV = 1 µVrms/600 ohm (-120 dBm/600 ohm), dove invece  l'ingresso di 20 millivolt con GAIN sempre al massimo porterebbe in questo preciso caso l'uscita a 40 Veff (S/N=85,5 dB effettivi in BANDA 0 Hz - 300 KHz ----> 20* log (40/0,0021207)= 85,5). ECCOLI, il Tektronix in queste condizioni ha ANCORA una dinamica massima di circa 96 dB (dipende da come vengono gestite le scale automatiche internamente), sufficienti a misurare gli 85,6 in questione.

FIG. 26

Non so se vi ho confuso le idee, ma il concetto e' questo: un preamplificatore con alto guadagno (66dB), con saturazione solo ad alti livelli di uscita (nel caso oltre i 40 Veff fino addirittura a 57 Veff), a  basso rumore di uscita (max 2 mVeff), con potenziometro di guadagno sull'ultimo stadio, e' sfruttabile con almeno 21 dB di S/N in piu' (107 contro 85,5). Senza contare in questo caso della BONTA' SONORA dell'arcanogalattico a trasformatori.

Se il GAIN fosse stato posizionato all'uscita dell'ultimo stadio , sul secondario del trasformatore, [difficile da adottare su un'uscita bilanciata], annulleremmo tutto il rumore mettendo il GAIN a ZERO. Unica cosa, cambierebbe lo smorzamento verso lo stadio successivo in funzione della regolazione: e questo UN VA BeeeeeNE. Quindi cosa da non fare. Gia' così siamo a livelli esagerati. I microfoni gia' scialano così come e'. Il futuro PRE MIC QUANTICO penso avra' delle caratteristiche ancora piu' spinte. E' quasi una certezza.

 

PARTE 6a - Misure di RISPOSTA in FREQUENZA

  FIG. 27- Risposta in frequenza PRE MIC 4 CH Royal Device a trasformatori

in particolare il canale 2 e' differente in  guadagno e quindi in risposta in frequenza per differenti scelte progettuale a fini di prova sul campo nella scelta del tipo di trasformatori da utilizzare nel PRE MIC QUANTICO

 
PRE-MIC 4 CH Vi mV Zi [Ohm] con Rs 10 ohm Veff USCITA load 20 Kohm f a 0dB f  KHz - 3 dB Av dB
           
CANALE 1            
PAD OFF 2 2400 3,81 9 Hz 37,5 KHz 65,60
PAD OFF 2 600 7,52 8,5 Hz 37 KHz 71,50
           
PAD ON -22 dB 20 2400 3,27 9,5 Hz 43,5 KHz 44,27
           
CANALE 2            
PAD OFF 2 2400 2,48 8,5 Hz 40,5 KHz 61,87
PAD ON -22 dB 20 2400 2,12 11 Hz 50,5 KHz 40,51
           
CANALE 3             
PAD OFF 2 2400 3,96 8 Hz 43 KHz 65,93
PAD ON -22 dB 20 2400 3,27 9 Hz 39 KHz 44,27
           
CANALE 4            
PAD OFF 2 2400 3,98 8 Hz 46 KHz 65,98
PAD ON -22 dB 20 2400 3,28 10 Hz 42 KHz 44,30
 

 

FIG. 28 - Risposta all'onda quadra a 5 KHz

be' da manuale direi, non certo come quella trattata da un DAC 24/192 - il ritardo introdotto non ha rilevanza in quanto non esiste relazione tra uscita ed ingresso.

 
 

 

comunque per ora, niente male direi essendo il primo preamplificatore per microfono, al mondo a soli trasformatori.

Per la serie: quello che fanno tutti, lo sanno fare tutti e costa anche poco, quello che non sa fare nessuno, va ancora fatto. Questo e' un esempio, ma non l'unico

 CONTINUA

 

 

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