Gli apparecchi ad impulsi sono l’ultima frontiera delle tipologie di amplificatori audio.
Vediamone insieme peculiarietà, stato dell’arte e sviluppi recenti da parte di un’azienda italiana.
Da oltre 60 anni è stata sviluppata un tecnica per ottenere un segnale continuo partendo da stati di acceso/spento: la Pulse Width Modulation (modulazione a larghezza di impulsi).
Tale tecnica (rigorosamente analogica perché ottenuta fisicamente dalla comparazione di una grandezza variabile con una serie di rampe ripetute in ciclo continuo) permette di ottenere, mediante impulsi variabili, un segnale di uscita che “copia” quello in ingresso, ma dotato di molta più energia.
Era palese che tale analogia corrispondesse a quella di un amplificatore, ed è così che è nato il primo finale di potenza in classe D.
La D qui non sta per “Digitale” ma è semplicemente la lettera progressiva che gli fu assegnata per distinguerla dall’ultima classe inventata fino ad allora, la C.
Questa… mancanza di fantasia ha permesso che si diffondesse l’equivoco sulla (falsa) natura “digitale” degli amplificatori PWM, che invece, come tutti gli amplificatori, sono analogici.
La ricostruzione del segnale di un amplificatore classe D è “continua”, ossia senza salti o intervalli discreti come erroneamente vuole la mitologia audio: al netto del rumore e di altre tare circuitali (e possono essere molte), la risoluzione in ampiezza di un amplificatore a impulsi è dunque teoricamente infinita come quella di tutte le classi di amplificazione non impulsive dove c’è un flusso di tensione e corrente non facile da controllare.
Per questo motivo non avete mai sentito parlare di “finale in classe D da 8, 16 o 24bit”: perché in questa architettura i bit, se ci fossero, sarebbero virtualmente infiniti.
L’unico limite alla precisione qui riguarda la frequenza: se gli impulsi sono troppo distanziati nel tempo allora le frequenze più alte dello spettro sono penalizzate. Tipicamente un classe D gestisce dai 300mila ai 500mila impulsi al secondo, sufficienti a garantire una resa discreta (ma non eccezionale) sulla gamma acuta.
A proposito di impulsi, non deve meravigliare che da questi possa ricavarsi in uscita un flusso continuo: in Natura questo accade ovunque da eoni. Il nostro sistema nervoso, i nostri muscoli (cuore compreso) ed il nostro stesso cervello funzionano a impulsi e sono analogici (sebbene il cervello sia anche digitale in quanto opera con i simboli del nostro pensiero).
Poiché noi stessi funzioniamo a impulsi, questo sistema non è certamente da disprezzare!
LA CLASSE HS
Gli impulsi presentano tre caratteristiche fondamentali:
- larghezza
- frequenza
- ampiezza
Negli amplificatori classe D la variazione degli impulsi avviene solo in larghezza mentre frequenza e ampiezza restano fisse, e questo limita la possibilità di restituire correttamente alcuni particolari del segnale (ovvero del suono che ne scaturisce) come la scena sonora, la dinamica e la coerenza.
Invece nella HS, la nuova classe di amplificazione sviluppata e registrata da ItaliAcoustic, vengono variati tutti i parametri degli impulsi: larghezza, frequenza e ampiezza.
Possiamo dunque affermare che la classe HS sia la “vera” amplificazione ad impulsi e non una “evoluzione” della classe D che ne rappresenta invece una versione limitata non in grado di sfruttarne tutte le potenzialità.
Sebbene i criteri di funzionamento siano per ovvi motivi riservati, è intuitivo comprendere che la gestione di tutti i parametri anziché uno solo permette di ottenere prestazioni superiori a quelli di qualsiasi classe D e anche delle altre classi non impulsive.
La prima importante differenza è nella grande capacità di controllo del diffusore in ogni condizione di carico, che dona neutralità e precisione estrema al suono percepito, dagli assoli più delicati alle brutali escursioni dinamiche di una grande orchestra, il tutto molto fluidamente ma con grande velocità.
Nelle seguenti prove i segnali sono misurati sui connettori di ingresso e alle boccole di uscita, sul medesimo carico misto reattivo e con identica potenza impiegata, per meglio evidenziare le differenze in condizioni reali.
In ingresso un gradino di segnale (traccia gialla), al quale segue l’uscita (traccia azzurra).
Risposta di un amplificatore classe A di buon livello.
Riscontriamo una modesta perdita di controllo non problematica che rientra subito dopo (circa 6μs).
Risposta di un classe AB di buon livello.
Rispetto al classe A si nota una maggiore perdita di controllo, che viene ristabilito dopo oltre 15μs. Questo comportamento è già discernibile sulle note più acute e tende a “impastare” i suoni nelle tracce complesse.
Risposta di un amplificatore classe D di buon livello.
La perdita di controllo è evidente, e comincia a sentirsi già nelle medie frequenze sui passaggi più critici.
Il controllo viene ristabilito dopo 20μs, e questo comporta udibili imprecisioni audio sulle voci femminili e negli armonici degli strumenti.
Risposta dell’HSA-05S di ItaliAcoustic, in classe HS.
Si può notare che non vi è nessuna perdita di controllo.
Il segnale in uscita è allineato e stabile dopo soli 4μs. Non vi sono imprecisioni udibili.
Il nostro integrato/finale è in grado di generare fino a 1,2 milioni di impulsi al secondo garantendo una risposta in frequenza piatta da pochi Hz fino a decine di kHz con rotazione di fase trascurabile sull’intero spettro.
Questo risultato, molto superiore alla stragrande maggioranza degli amplificatori esistenti, si traduce in trasparenza, coerenza e fedeltà elevatissime unite ad una efficienza energetica e una stabilità di funzionamento irragiungibili nelle convenzionali classi a flusso A, AB e derivate. Ascoltare per credere!
