L'altoparlante: una analisi tecnica

Il comportamento dell' altoparlante (e dei sistemi acustici in genere) viene esaminato nei suoi  tre aspetti fondamentali, ovvero ACUSTICO, ELETTRICO e MECCANICO, per mezzo di tre modelli schematici. 

Tali modelli prendono il nome di circuiti equivalenti ed in essi sono considerati tutti gli elementi indispensabili (con grado di accuratezza più o meno ampio) per l' analisi  degli effetti prodotti nello specifico campo di osservazione; le singole parti fisiche che costituiscono un altoparlante sono considerate in ciascuno dei tre circuiti equivalenti e sono in stretta correlazione tra loro, ciò consente un rapido passaggio tra gli elementi dei diversi modelli.

Per la rappresentazione schematica si utilizzano i componenti propri dell' elettronica (generatori, resistenze, capacità ed impedenze): restano così validi tutti i metodi di risoluzione dei circuiti elettrici, ovviamente le grandezze di un modello hanno unità dimensionali differenti dalle rispettive presenti negli altri due.

* Elementi dei circuiti equivalenti dell' altoparlante

   (vedi schemi per le formule di calcolo dei singoli elementi)

* circuito equivalente acustico

Pg        generatore acustico (pressione)

Rae      resistenza associata a Re ed Rg

Ras      resistenza dovuta agli atriti delle sospensioni

Rat      resistenza acustica totale (Rae+Ras)

Mas     induttaza dovuta alla massa delle parti in movimento (compreso il carico di aria)

Cas      capacità dovuta alla cedevolezza delle sospensioni dell' altoparlante

U         velocità di volume della massa di aria messa in movimento

* circuito equivalente elettrico

Eg       generatore elettrico (tensione)

Re       resistenza in continua della bobina dell' altoparlante

Rg       resistenza interna del generatore e qualunque altra resitenza elettrica posta in serie allo    altoparlate

Res      resistenza dovuta agli atriti delle sospensioni

Cmes   capacità  dovuta alle masse in movimento

Lces    induttanza dovuta alla cedevolezza delle sospensioni

I          intensità di corrente circolante [A]

* circuito equivalente meccanico

Pg        forza applicata

Rms     resistenza dovuta agli atriti delle sospensioni          

Rmt     resistenza meccanica totale (Rg+Re+Rms)

Mms    massa meccanica in movimento (copreso il carico di aria, per altro trascurabile)

Cms     capacità dovuta alla cedevolezza delle sospensioni dell' altoparlante

u          velocità lineare dell' equipaggio mobile

Parametri principali di un altoparlante:

Essendo i vari parametri tra di loro indipendenti si possono considerare solo i seguenti:

Sd, xm, Fs, re, mms, qms, qes, le, pe

e ricavare i rimanenti dalle sequenti relazioni:

Circuito equivalente elettrico:

Circuito equivalente acustico:

* Sensibilità (livello acustico di riferimento)

E' il livello a cui la curva di risposta tende (asintoto orizzontale) al di sopra di una certa frequenza (per i woofer circa 1kHz.)

Osservando il circuito equivalente acustico si nota che al crescere della frequenza F l' impedenza di Mas diviene sempre più grande tendendo all' infinito, mentre quella di Cas tende a zero (1/sCas). Da una certa F in poi Rat  diverrà trascurabile rispetto a sMas, pertanto l' impedenza totale del circuito potrà essere approssimata a sMas (s=j ;  = *F).

La pressione acustica generata vale:

passando al modulo:

Il livello in dB diventa quindi:

posto r=1 m

il livello con 2.83v diventa:

* Nota:

Negli schemi seguenti il circuito elettrico e acustico dell’ altoparlante non è più riportato, agli schemi parziali indicati andranno aggiunte (collegandoli ai terminali liberi presenti alla sinistra degli schemi)  le seguenti parti:

Circuito acustico:                                                     

Circuito elettrico: