Biamplificazione: serve davvero o stiamo soltanto raddoppiando gli amplificatori?

Bi-wiring, biamping passivo e crossover attivo sembrano la stessa cosa, ma tecnicamente sono tre mondi differenti

Nell’articolo dedicato ai cavi di potenza abbiamo accennato al bi-wiring, chiarendo che utilizzare due coppie di cavi non significa biamplificare un diffusore. Da lì nasce inevitabilmente la domanda successiva: se invece utilizziamo davvero due amplificatori, il risultato migliora?

La risposta è: può migliorare, ma dipende da come viene realizzata la biamplificazione, dal diffusore, dagli amplificatori e dal punto in cui viene diviso il segnale.

Ho ascoltato sistemi biamplificati ottenere maggiore dinamica, controllo e facilità di emissione. Ne ho ascoltati altri nei quali il risultato principale era avere il doppio degli amplificatori, il doppio dei cavi, il doppio del calore e metà dello spazio disponibile sul mobile senza migliorie sostanziali sul risultato finale.

La domanda corretta non è quindi: «Due amplificatori sono meglio di uno?»

La vera domanda è:

«Dove viene diviso il segnale e che cosa rimane tra ciascun amplificatore e l’altoparlante?»

È da qui che dobbiamo partire.

Bi-wiring e biamplificazione non sono la stessa cosa

Un diffusore predisposto per il bi-wiring presenta normalmente quattro morsetti: una coppia per la sezione medio-alta e una per quella bassa. Quando il diffusore viene utilizzato con un solo cavo, due ponticelli metallici collegano le coppie di morsetti.

Nel bi-wiring si rimuovono i ponticelli e si utilizzano due coppie di cavi, entrambe collegate allo stesso amplificatore. Una raggiunge la sezione bassa del crossover e l’altra quella medio-alta.

L’amplificatore, però, rimane uno solo. La tensione disponibile è la stessa, l’alimentazione è la stessa e lo stadio finale è lo stesso. Abbiamo separato una parte del percorso dei cavi, ma non abbiamo creato due canali di amplificazione indipendenti.

Se utilizziamo le uscite Speaker A e Speaker B dello stesso amplificatore, quasi sempre stiamo ancora usando il medesimo stadio finale. Anche in questo caso si tratta di bi-wiring, non di vera biamplificazione.

Il bi-wiring può modificare leggermente l’interazione tra le correnti delle due sezioni e la resistenza dei collegamenti. Tuttavia, una parte dell’eventuale differenza può derivare semplicemente dall’avere utilizzato il doppio del rame.

Due cavi non significano automaticamente due amplificatori.

Che cos’è la biamplificazione passiva?

Nella biamplificazione passiva utilizziamo due canali di potenza distinti per ogni diffusore. Un canale alimenta la sezione dei bassi, mentre l’altro alimenta la sezione medio-alta.

I ponticelli posteriori devono essere rimossi, ma il crossover passivo interno al diffusore rimane al suo posto. Ogni amplificatore riceve normalmente l’intero segnale musicale; saranno poi i filtri interni del diffusore a lasciare passare verso ciascun altoparlante soltanto la banda di frequenze prevista.

Yamaha descrive la procedura di biamplificazione partendo proprio dalla rimozione dei ponticelli, che separa elettricamente le sezioni alta e bassa del crossover.

Questo sistema viene spesso chiamato “biamplificazione passiva” perché la divisione delle frequenze avviene ancora attraverso il crossover passivo collocato dopo gli amplificatori.

È una soluzione relativamente semplice, perché non richiede di modificare il diffusore. Ma non elimina le bobine, i condensatori e le resistenze presenti nel filtro interno.

Cosa cambia realmente nella biamplificazione passiva?

Separando le due sezioni, ciascun canale di amplificazione vede principalmente il carico corrispondente alla propria parte del crossover. Il finale collegato ai woofer fornisce soprattutto la corrente richiesta dalle basse frequenze; quello destinato ai medio-alti lavora con un carico e una richiesta energetica differenti.

I possibili vantaggi sono:

• minore condivisione della corrente tra bassi e medio-alti;

• minore interazione attraverso l’impedenza d’uscita comune;

• maggiore disponibilità di corrente complessiva;

• minore stress termico per ciascun finale;

• riduzione di alcuni effetti di intermodulazione;

• maggiore riserva dinamica quando l’amplificatore singolo era vicino al proprio limite.

Non dobbiamo però aspettarci automaticamente un raddoppio della potenza acustica. Entrambi i finali ricevono ancora un segnale a banda intera e il crossover passivo continua a lavorare dopo di loro.

La massima tensione disponibile su ciascuna sezione dipende ancora dal guadagno e dalla capacità di tensione del relativo amplificatore. Se il sistema precedente non si avvicinava mai al clipping e il diffusore non rappresentava un carico difficile, aggiungere un secondo finale potrebbe produrre un miglioramento molto piccolo.

In altre parole: la biamplificazione passiva può alleggerire il lavoro degli amplificatori, ma non trasforma automaticamente due finali da 100 watt in un unico finale da 200 watt applicato a tutto il diffusore.

Cento più cento non fa duecento

Questo è uno degli equivoci più frequenti.

Se colleghiamo un amplificatore da 100 watt alla sezione bassa e un altro da 100 watt alla sezione medio-alta, non possiamo semplicemente scrivere “200 watt per diffusore”.

Le due potenze non vengono sommate sullo stesso altoparlante. Ciascun amplificatore lavora sulla propria sezione e la distribuzione dell’energia musicale non è uniforme: normalmente i woofer richiedono una parte molto maggiore della potenza complessiva.

Inoltre, il limite può essere imposto:

• dall’escursione del woofer;

• dalla tenuta termica degli altoparlanti;

• dal crossover;

• dalla tensione massima di uno dei finali;

• dalla sensibilità delle singole vie;

• dal clipping dell’amplificatore più debole.

Possiamo aumentare la riserva complessiva del sistema, ma non dobbiamo trattare la somma dei watt come un’addizione da catalogo.

Il problema più importante resta il guadagno

Quando si scelgono due amplificatori per la biamplificazione, molti confrontano esclusivamente la potenza nominale. Io guarderei prima di tutto il guadagno in tensione.

Due finali possono dichiarare entrambi 200 watt e raggiungere quella potenza con tensioni d’ingresso differenti. Se uno possiede un guadagno di 26 dB e l’altro di 32 dB, a parità di segnale il secondo produrrà una tensione d’uscita circa doppia.

Il risultato sarà uno squilibrio tra le sezioni del diffusore.

Se il finale con maggiore guadagno pilota i woofer, il sistema potrebbe sembrare gonfio e pesante. Se pilota i medio-alti, potrebbe diventare brillante e aggressivo. Non abbiamo scoperto una diversa “personalità sonora”: abbiamo semplicemente modificato il livello relativo delle vie.

Per questo la compatibilità di guadagno è più importante della somiglianza tra i watt dichiarati.

In un sistema passivo, il crossover è stato progettato presumendo che entrambe le sezioni ricevano la stessa tensione. Utilizzare amplificatori con guadagni differenti altera l’equilibrio previsto dal progettista.

La soluzione più semplice consiste nell’utilizzare due finali identici. Se vogliamo usare apparecchi differenti, dobbiamo conoscere il loro guadagno oppure disporre di un sistema affidabile per regolare i livelli.

Linkwitz, nei propri progetti attivi, specificava esplicitamente l’impiego di amplificatori con guadagni identici.

Sensibilità d’ingresso e guadagno non sono sinonimi

La sensibilità d’ingresso indica quale tensione serve per portare l’amplificatore alla potenza nominale. Il guadagno indica invece quanto viene moltiplicata la tensione ricevuta.

Un amplificatore molto potente può richiedere una tensione d’ingresso superiore e avere lo stesso guadagno di un modello meno potente. Viceversa, due finali con la stessa sensibilità dichiarata potrebbero non comportarsi nello stesso modo se possiedono potenze massime differenti.

Per realizzare correttamente una biamplificazione devo quindi conoscere:

• guadagno in tensione;

• sensibilità d’ingresso;

• impedenza d’ingresso;

• polarità;

• potenza e tensione massima;

• comportamento in accensione e spegnimento.

Non basta leggere il numero più grande sulla prima pagina della brochure.

Biamplificazione verticale

Nella configurazione verticale utilizziamo normalmente due amplificatori stereo identici. Un amplificatore pilota entrambe le sezioni del diffusore sinistro: un canale alimenta i woofer e l’altro i medio-alti. Il secondo amplificatore fa la stessa cosa con il diffusore destro.

I vantaggi pratici sono interessanti:

• ciascun amplificatore lavora su un solo diffusore;

• i percorsi dei cavi possono essere molto corti;

• la separazione tra canale sinistro e destro aumenta;

• le richieste energetiche dei due diffusori gravano su alimentazioni differenti;

• utilizzando finali identici, il guadagno delle vie rimane coerente.

Con due amplificatori stereo uguali, questa è spesso la soluzione che preferisco. È simmetrica, ordinata e riduce il rischio di ottenere differenze timbriche o di livello tra bassi e medio-alti.

Se i finali hanno alimentazioni condivise tra i due canali, la sezione bassa e quella alta dello stesso diffusore continuano comunque a utilizzare la stessa alimentazione interna. Rimane però la separazione completa tra diffusore destro e sinistro.

Biamplificazione orizzontale

Nella configurazione orizzontale un amplificatore pilota entrambe le sezioni basse dei diffusori, mentre il secondo pilota le due sezioni medio-alte.

Questa soluzione permette di utilizzare finali differenti. Possiamo, per esempio, scegliere un amplificatore molto potente e capace di erogare corrente per i woofer e un secondo apparecchio per i medio-alti.

È una configurazione affascinante, ma richiede maggiore attenzione. I due amplificatori devono avere guadagni compatibili, polarità coerente, caratteristiche di rumore adeguate e un comportamento stabile con il rispettivo carico.

Montare un enorme finale a transistor sui bassi e un piccolo valvolare sui medio-alti può sembrare il matrimonio perfetto tra forza e poesia. Ma se i guadagni non coincidono, se il valvolare modifica la risposta in funzione dell’impedenza o se uno dei due amplificatori inverte la fase, il matrimonio può trasformarsi rapidamente in una causa di divorzio.

La biamplificazione orizzontale offre maggiore libertà, ma anche molte più occasioni per sbagliare.

Il preamplificatore deve pilotare due ingressi

Per alimentare due amplificatori serve inviare lo stesso segnale a entrambi.

Possiamo utilizzare:

• due coppie di uscite del preamplificatore;

• uscite RCA e XLR simultanee, se previste dal progetto;

• un distributore di segnale;

• un adattatore a Y;

• ingressi e uscite link presenti su alcuni finali.

Prima di usare un adattatore a Y dobbiamo considerare le impedenze d’ingresso dei due amplificatori. Due ingressi collegati in parallelo producono un’impedenza totale inferiore.

Per esempio, due ingressi da 20 kΩ in parallelo presentano al preamplificatore un carico complessivo di 10 kΩ. Nella maggior parte dei preamplificatori moderni può essere ancora un valore accettabile, ma va verificato.

Non bisogna neppure dare per scontato che le uscite RCA e XLR di un preamplificatore possano essere utilizzate contemporaneamente senza conseguenze. Dipende da come sono stati realizzati gli stadi d’uscita.

Un sistema può sembrare semplice osservando soltanto i connettori. Internamente potrebbe esserlo molto meno.

Attenzione alla polarità e all’inversione di fase

Alcuni amplificatori invertenti producono in uscita un segnale elettricamente invertito rispetto all’ingresso. Utilizzati da soli non rappresentano necessariamente un problema: basta mantenere coerente il collegamento dei diffusori.

In una biamplificazione con finali differenti, però, se uno inverte il segnale e l’altro no, le due sezioni possono trovarsi in opposizione di fase. Intorno alla frequenza di crossover possono comparire cancellazioni, perdita di energia e una risposta completamente diversa da quella prevista.

Se non si conosce con certezza il comportamento dei finali, bisogna misurarlo.

L’impressione di avere “più profondità” potrebbe essere semplicemente un buco nella risposta in frequenza.

La vera biamplificazione attiva

Nella biamplificazione attiva il segnale viene diviso prima degli amplificatori attraverso un crossover elettronico analogico o digitale.

Il percorso diventa:

sorgente → preamplificatore → crossover attivo → amplificatori → altoparlanti

Un finale riceve soltanto le frequenze destinate ai woofer. L’altro riceve soltanto quelle destinate ai medio-alti.

In un sistema completamente attivo, il crossover passivo interno viene eliminato o bypassato e ciascun amplificatore pilota direttamente il proprio altoparlante.

Questa è la soluzione tecnicamente più completa perché permette di:

• evitare le perdite dei componenti passivi di potenza;

• controllare direttamente ciascun altoparlante;

• impostare frequenze e pendenze del crossover;

• regolare separatamente i livelli;

• correggere ritardi e allineamento temporale;

• applicare equalizzazioni specifiche;

• limitare la banda ricevuta da ogni amplificatore;

• aumentare la riserva prima del clipping.

Linkwitz evidenzia che, in un sistema attivo, ogni altoparlante vede direttamente la bassissima impedenza d’uscita del proprio amplificatore; in un sistema passivo vede invece anche l’impedenza variabile della rete di crossover.

Qui il vantaggio non deriva semplicemente dall’avere aggiunto un altro apparecchio. Abbiamo riprogettato il modo in cui il sistema divide e amplifica le frequenze.

Attivo non significa improvvisato

Eliminare il crossover passivo non consiste nel collegare direttamente un tweeter a un amplificatore e vedere che cosa succede.

Il filtro originale del diffusore può svolgere molte funzioni:

• divisione delle frequenze;

• compensazione dell’impedenza;

• correzione della sensibilità;

• equalizzazione della risposta;

• compensazione del baffle step;

• gestione della fase;

• protezione del tweeter;

• correzione delle risonanze.

Per convertire correttamente un diffusore passivo in attivo servono misure, conoscenza degli altoparlanti e progettazione del nuovo crossover.

Una frequenza o una pendenza sbagliata può peggiorare drasticamente la risposta oppure danneggiare un altoparlante. Il tweeter, in particolare, non apprezza gli esperimenti creativi con le basse frequenze.

La biamplificazione attiva offre il potenziale maggiore, ma non è un semplice accessorio da aggiungere a un impianto esistente.

biamplificazione degli amplificatori Home Theater

Molti sintoamplificatori permettono di destinare due canali inutilizzati alla biamplificazione dei diffusori frontali.

È una funzione comoda e può produrre qualche beneficio, ma spesso tutti i canali condividono la stessa alimentazione. Non equivale quindi necessariamente all’utilizzo di due finali separati con trasformatori e riserve energetiche indipendenti.

Possiamo separare gli stadi d’uscita, ma le richieste di corrente continuano a gravare sulla stessa alimentazione generale.

Non è falso biamping, perché vengono utilizzati canali di potenza distinti. Semplicemente non offre lo stesso grado di separazione di due amplificatori indipendenti.

Il miglioramento dipenderà dalla costruzione del ricevitore, dal diffusore e dal livello di ascolto.

Il rischio più serio: dimenticare i ponticelli !!!

Prima di collegare due amplificatori alle due sezioni di un diffusore, i ponticelli tra i morsetti devono essere rimossi.

Se rimangono installati, le uscite dei due amplificatori vengono collegate direttamente tra loro. Due stadi finali non devono mai essere uniti in questo modo.

Le conseguenze possono includere:

• correnti molto elevate;

• intervento delle protezioni;

• fusibili bruciati;

• danneggiamento degli stadi finali;

• guasto immediato di uno o entrambi gli amplificatori.

Il collegamento deve essere effettuato con tutti gli apparecchi spenti e scollegati dalla rete. Prima dell’accensione bisogna controllare visivamente ogni cavo, la polarità e la completa rimozione dei ponticelli.

Le uscite di potenza non sono uscite di segnale e non possono essere messe in parallelo liberamente.

Cosa succede utilizzando amplificatori di potenza differente?

Possiamo utilizzare un finale più potente sui woofer e uno meno potente sui medio-alti, purché abbiano un guadagno compatibile.

La potenza massima differente non altera automaticamente l’equilibrio a volume normale. Fino a quando entrambi lavorano nella propria zona lineare, ciò che determina il livello relativo è principalmente il guadagno.

Il problema compare avvicinandosi ai limiti. Il finale meno potente potrebbe entrare in clipping prima dell’altro.

Un amplificatore da 300 watt sui bassi e uno da 50 watt sui medio-alti può avere senso perché la musica richiede normalmente più energia alle basse frequenze. Ma non è una regola universale: sensibilità degli altoparlanti, frequenza di crossover e contenuto musicale cambiano il bilancio.

Ancora una volta, non basta sommare i numeri.

Quindi,..È meglio usare amplificatori identici?

Per la biamplificazione passiva, utilizzare amplificatori identici è la soluzione più semplice e prevedibile.

Avremo:

• stesso guadagno;

• stessa polarità;

• comportamento dinamico simile;

• stesso ritardo;

• stessa impedenza d’uscita;

• stessa risposta in frequenza;

• maggiore uniformità timbrica.

Non significa che due finali differenti non possano funzionare bene. Significa che richiedono verifiche aggiuntive.

Se lo scopo è migliorare il sistema, preferisco eliminare le variabili invece di aggiungerne cinque contemporaneamente e poi attribuire il risultato alla “sinergia”.

Quando la biamplificazione passiva può essere utile?

La prenderei seriamente in considerazione quando:

• il diffusore presenta un carico impegnativo;

• la sezione dei bassi richiede molta corrente;

• si ascolta a livelli elevati;

• l’amplificatore singolo lavora vicino ai propri limiti;

• possediamo già due finali compatibili;

• il preamplificatore è in grado di pilotarli correttamente;

• il diffusore è realmente predisposto alla separazione delle sezioni;

• desideriamo aumentare la riserva dinamica senza sostituire tutto l’impianto.

Può avere senso anche per utilizzare due finali stereo in configurazione verticale, soprattutto se identici e correttamente dimensionati.

Quando probabilmente non serve?

I vantaggi possono essere minimi quando:

• il diffusore è facile da pilotare;

• il livello d’ascolto è moderato;

• il finale singolo possiede già una grande riserva;

• i due amplificatori hanno gain differenti;

• il preamplificatore fatica a pilotare il carico combinato;

• la biamplificazione viene eseguita soltanto perché i morsetti sono quattro;

• il budget sottratto al secondo finale sarebbe più utile per ambiente o diffusori

Se un amplificatore da solo lavora sempre lontano dal clipping, mantiene il controllo del diffusore e non mostra limiti di corrente, aggiungerne un altro potrebbe produrre soprattutto soddisfazione estetica.

Anche quella è legittima, purché non venga scambiata automaticamente per un miglioramento tecnico.

Biamplificazione ed EAM Lab

Quando un cliente vuole realizzare una biamplificazione con i nostri finali , la prima cosa che verifico non è la potenza scritta nel datasheet (anche perché li progetto e li costruisco: se per ricordarmi come funzionano dovessi consultare la brochure, sarebbe il caso di cambiare mestiere). Controllo guadagno, sensibilità, impedenza d’ingresso, tipologia di collegamento e caratteristiche del diffusore.

Utilizzare due finali identici rappresenta normalmente la soluzione più sicura. In altri casi è possibile abbinare modelli differenti, ma bisogna sapere se forniranno la stessa tensione d’uscita a parità di segnale.

La robustezza dell’alimentazione e la capacità di corrente rimangono importanti, soprattutto per la sezione bassa. Ma il sistema deve mantenere l’equilibrio previsto dal crossover.

Due amplificatori scelti correttamente possono lavorare meglio di uno.

Due amplificatori scelti osservando soltanto i watt possono semplicemente suonare sbilanciati con maggiore autorevolezza.

Quindi la biamplificazione serve davvero?

La biamplificazione non è una truffa e nemmenouna garanzia.

Quella passiva può offrire maggiore riserva, separazione e controllo quando il diffusore e le condizioni d’uso lo richiedono. Ma conserva il crossover interno e non raddoppia automaticamente la potenza utile.

Quella attiva offre vantaggi tecnici molto più profondi perché divide il segnale prima degli amplificatori e consente di controllare direttamente ogni via. Richiede però un progetto completo, misure e regolazioni corrette.

Il bi-wiring, infine, rimane un collegamento con due coppie di cavi e un solo amplificatore. Può produrre piccole differenze, ma non deve essere confuso con nessuna delle due soluzioni precedenti.

Prima di acquistare un secondo finale chiederei quindi:

• il diffusore permette realmente di separare le sezioni?

• i due amplificatori hanno lo stesso guadagno?

• il preamplificatore può pilotarli entrambi?

• l’amplificatore attuale mostra davvero dei limiti?

• stiamo facendo biamping passivo o attivo?

• quale problema concreto vogliamo risolvere?

Se non sappiamo rispondere, probabilmente non stiamo progettando una biamplificazione.

Stiamo semplicemente cercando un buon motivo per comprare un altro amplificatore.