Watt RMS - TVSERVICE

Per ben capire cosa sono in effetti i Watt RMS (Root Mean Square) e' necessario parlare un poco dell'onda sinusoidale. Ogni amplificatore audio e' in grado di amplificare sia in tensione sia in potenza un'onda sinusoidale. Cose' l'onda sinusoidale?
E' una forma d'onda che e' rapprensentata da una figura geometrica che si esprime con la funzione Y=sinX. Chi ha studiato trigonometria capira' facilmente la funzione. Infatti una sinusoide completa e’ descritta in un angolo completo di 360°. La forma sinusoidale di una energia elettrica a corrente alternata, rappresenta il ciclico avvicendarsi di semionde posite e di semionde negative. Una semionda positiva + una semionda negativa formano la sinusoide la quale possiede un valore di potenziale elettrico che chiamiamo V espresso in una certa unita' di tempo, ottenendo cosi' la F (frequenza o ciclo). Per entrare nel merito, facciamo un esempio: L'energia elettrica fornita dall'Enel ha come potenziale una tensione di 220V Rms ed una frequenza molto stabile di 50Hz. Misurata con gli strumenti analogici o digitali la tensione letta e' sempre espressa in Veff (Volt efficaci) quindi Rms. Vista invece con un oscilloscopio se ne puo' calcolare la tensione max o di picco. Prese invece le due semionde, quella di picco-picco. Per farvi l'esempio una tensione con la Veff di 220V, il suo valore di picco sara' di 220xRadice2, quindi 220Vx1.41=310V. Il valore di picco-picco invece e' 200Vx(2x(Radice2), quindi 220x(2x1.41)) = 220x2.82 e trovate chi il picco-picco e' di 620V. Il Valore efficace si puo' anche chiamare VRms, essendo la corrente alternata composta da una sola sinusoide a 50 Hz.
Va da se' che se la tensione e la corrente che circola nel circuito, anche la P (potenza) in Watt sara' espressa in Watt Rms, cioe' efficaci. Seguendo la legge di Ohm che W=VxI (dove I e' la corrente) possiamo affermare che in effetti la potenza di un amplificatore, conoscendo la tensione V di uscita e la corrente che circola, applicando la formuletta di prima, abbiamo i nostri bei Watt di potenza. Se non conosciamo la corrente ma ne conosciamo l'impedenza di carico (ad esempio 8 Ohm degli altoparlanti) applicando la formuletta V^2/R dove R e' la resistenza di carico (impedenza). Per stabilire allora che potenza reale (elettrica) fornisce il nostro amplificatore dobbiamo almeno misurare la tensione alternata di uscita. Ma come possiamo farlo? E qui viene il bello.....mettendo un tester sui morsetti dell'altoparlante noi riusciamo si' a misurare una tensione ma si stratta di una tensione variabile secondo l'informazione musicale che si sta ascoltando. Quindi non e' una misura attendibile. Per renderla attendibile il carico costituito dall'altoparlante deve essere sostituito da una resistenza di grande potenza a carbone (costosissima), cioe' una bella resistenza da 8 Ohm con almeno 100W di dissipazione. In piu' noi dobbiamo sostituire l'informazione musicale con un segnale a frequenza fissa sinusoidale (ad esempio 1000Hz). In questo caso con le 2 modifiche noi possiamo misurare la tensione (VRms) reale e quindi calcolare la P. Se abbiamo una tensione CA di 28V, l'operazione sara' V^2/R = 28x28/8 otteniamo 98W...quasi 100W insomma. Questi sono i Watt Rms e cioe' quelli efficaci. Per stabilire invece la potenza max del ns ampli dobbiamo avere un segnale dato da un generatore ed un oscilloscopio che ci permetta di vedere la forma d'onda in questione. Si aumentera' il segnale di ingresso dell'ampli e si aumentera’ gradualmente (l’oscilloscopio mostra sempre la sinusoide con i valori di picco-picco) fino a che la forma d'onda sia il piu' sinusoidale possibile. Come la forma della sinusoide tende a clippare (cioe' l'apice della curva si appiattisce (segno che l'ampli lavora in saturazione), si torna indietro un pochino dal volume e si misura la tensione in 2 modi: con un volmetro, la tensione ai capi della resistenza di carico (detta anche dummy load o carico fittizio) oppure calcolando i quadretti sullo schermo dell'oscilloscopio e moltiplicandoli per il valore di attenuazione dell'ingresso sull'oscilloscopio (ad esempio vedo la forma d'onda che occupa 4 quadretti interi e la divisione per quadretto e' di 10V ( 2 quadretti = 20V) diciamo che il valore picco picco e' di 40V. Dividiamo per 2.82 (il doppio della radice quadra di 2) ed otteniamo all'incirca 15V Rms. Possiamo dire che in quel momento l'ampli sta erogando 28 Wrms su 8 Ohm. E' il momento di dare uno sguardo alle figure:

                   

La zona che a noi interessa e’ quella colorata in arancio. Quella e’ la zona “Efficace” di una semionda sinusoidale

                   

Qui un esempio di sinusoide normale ed una con il classico clipping che sta a dimostrare che l’amplificatore distorce. Perche’ distorce? Perche’ e’ arrivato al suo punto di saturazione ed anche aumentando la tensione del segnale di ingresso non abbiamo piu’ nessuna amplificazione in potenza ed i transitors finali stanno lavorando al di fuori dei loro parametri di linearita’. Si tenga presente che la situazione di distorsione e’ pericolosissima per gli altoparlanti in quanto si rischia di

                        
                                                   

surriscaldare la bobina mobile, fino a bruciarla. Infatti piu’ il clipping e’ marcato e piu’ l’amplificatore riproduce delle onde molto simili alle quadre. Non mi soffermo a descrizioni piu’ particolari e passo subito alla distinzione fra i vari tipi di Potenza che le aziende usano in questi tempi. Abbiamo 4 tipi di potenza riportate dalle aziende:

1 Potenza in Watt Rms
2 Potenza di picco
3 Potenza musicale
4 PMPO (Peak Music Power Output e/o Peak Momentary Power Output)

Anche se i WRms sono in questi ultimi anni tema di accanite discussioni che poi alla fine lasciano il tempo che trovano, sono in realta’ l’unica misura elettrica possibile e documentabile. I Watt di picco e peggio ancora quelli musicali sono delle entita’ numeriche non misurabili. Come si fa, dico io, a misurare i Watt di picco quando non c’e’ nessun multimetro che misura il valore di picco. Solo con l’oscilloscopio e’ possibile, ma non penso che chi ascolta musica si sia comprato anche uno strumento del genere. A che serve poi? Il sapere che il tale amplificatore puo’ dare 120W di picco anziche’ 100 e per una durata di tempo brevissima che l’orecchio manco l’avverte. Lasciamo stare quelli musicali che sono solo una “impressione soggettiva” e molto dipendono dai diffusori usati. Sono una balorda invenzione dei produttori per accalappiare piu’ clienti. Non parliamo poi dei Watt PMPO. Una truffa spaventosa che ancora non e’ stata alienata. Qui i produttori si sono inventati dei Watt inesistenti e li hanno moltiplicati x 10. Ma come e’ possibile ottenere 300W con un circuito integrato alimentato a 13.5V, la cui potenza massima Rms e’ di 14W all’10% di distorsione? Loro dicono che questa potenza e’ ottenibile solo per alcuni microsecondi. Allucinante. Eppure questi balordi lo scrivono impunemente. I Watt sono Watt e quelli rimangono. La moltiplicazione sconsiderata dei Watt non e’ ancora stata inventata, altrimenti la fisica sarebbe gia’ andata a put…. Ma perdiana, se io ho una certa tensione di alimentazione i Watt ottenibili da un ampli sono quelli e quelli rimangono. Se devo leggere di notte ho bisogno di una lampadina sempre accesa e non di un flash da 10µs.
Concludo questa parentesi dicendo che i Watt Rms sono la potenza massima indistorta che un amplificatore puo’ produrre.
Non mi interessa quella di picco perche’ la Rms basta ed avanza. Questo detto ovviamente a fini pratici. Se il massimo regime di un motore e’ 5000 giri anche aumentando la carburazione io non ottengo maggior potenza e quindi velocita’ ma ottengo invece maggior produzione di calore ed il rischio di collassare il motore. Per chiudere la discussione propongo delle immagini all’oscilloscopio che spero servano a chiarire meglio le idee gia’ molto confuse dal sottoscritto.(spero di no)

Fig A. Oscilligramma di sinusoide perfetta.
Fig B. Oscillogramma di una sinusoide clippata e distorta.
Fig C. Classico oscillogramma della famosa distorsione d’incrocio (crossover distortion).
Fig D. Oscillogramma di un’onda distorta per cattivo circuito elettronico e distorsione armonica.