Perché investire nella rete elettrica?
"In fondo, ogni suono che ascoltiamo è il risultato diretto della modulazione dell'energia elettrica fornita dalla rete. È questa energia, trasformata e controllata con precisione, che alimenta ogni stadio del sistema audio fino ai diffusori."
Secondo Nic Poulson, fondatore di ISOL‑8 e Trilogy Audio systems e figura di riferimento nella progettazione audio professionale, l'alimentazione elettrica è il fondamento della qualità sonora. Ogni componente del tuo sistema hi-fi, dal DAC all’amplificatore, dipende interamente dalla qualità della corrente che riceve.
Ecco perché ISOL‑8 consiglia di destinare almeno il 10% del valore complessivo del sistema all’ottimizzazione, filtraggio e protezione della rete elettrica. È un investimento che spesso supera, in termini di impatto sull’ascolto, cambi molto più costosi (come cavi o upgrade di elettroniche), perché agisce alla radice del suono: l’alimentazione.
Meno rumore = Più musica
Tipi di rumore.
Esistono molte forme di rumore a cui un impianto Hi-Fi o Audio/Video può essere soggetto, o che può esso stesso produrre.
Se i componenti dell’impianto producono un ronzio, in genere la causa è una o più delle seguenti:
- progettazione o costruzione inadeguata del trasformatore
- utilizzo di un apparecchio non progettato per la frequenza della rete elettrica locale
- assemblaggio meccanico carente del prodotto
- tensione di rete eccessiva (sovratensione)
- forma d’onda della rete elettrica significativamente distorta
- presenza di corrente continua (DC) nella rete di alimentazione
Se invece dai diffusori (altoparlanti) proviene rumore, la causa potrebbe essere una o più delle seguenti:
- scarse prestazioni in termini di rumore da parte di uno o più apparecchi
- sensibilità non correttamente abbinate tra i vari dispositivi (es. un finale di potenza troppo sensibile per un preamplificatore, oppure diffusori troppo efficienti per un certo amplificatore)
- tensione di alimentazione insufficiente (può causare l’uscita dei regolatori interni di un dispositivo dal loro regime di regolazione)
- loop di massa (anelli di terra)
- assenza di collegamento di terra
- collegamento di terra di scarsa qualità o ad alta impedenza
- forte distorsione dell’alimentazione di rete
- presenza significativa di disturbi a radiofrequenza (RF) sulla rete elettrica o nell’ambiente
- presenza di un intenso campo elettromagnetico, in grado di influenzare l’apparecchiatura o i cablaggi
Tutti i filtri di rete ISOL-8 agiscono per ridurre i disturbi a larga banda trasmessi tramite la rete elettrica . La frequenza e il grado di attenuazione dipendono dal modello; ogni apparecchio ISOL-8 offre risultati via via migliori man mano che si sale di gamma . Inoltre, i modelli ISOL-8 dotati di tecnologia Axis bloccano il passaggio di corrente continua (DC) verso le apparecchiature collegate . Solo una completa rigenerazione dell’alimentazione di rete può fornire una forma d’onda assolutamente pura, priva di qualsiasi aberrazione .
È bene ricordare che gran parte dei miglioramenti acustici apportati dal filtraggio della rete derivano da ciò che non sentiamo . Nessun apparecchio è perfetto e anche una piccola quantità di energia indesiderata proveniente dalla rete – diversa dalla fondamentale a 50 o 60 Hz – può avere un effetto negativo significativo sul modo in cui il dispositivo gestisce il segnale audio (o video) che lo attraversa . Ciò è particolarmente vero per le apparecchiature “ad alto guadagno”, in cui il segnale iniziale è dell’ordine di pochi millivolt .
Perché condizionare l’alimentazione di rete?
Lo scopo di qualsiasi impianto ad alta fedeltà è farti rivivere il più possibile l’esecuzione originale. Ci impegniamo a ridurre i compromessi e ad avvicinarci sempre di più all’emozione, alla musica.
Ogni componente del nostro impianto è un anello imperfetto di una catena. Ognuno trasforma l’energia che riceve da una forma all’altra, per poi trasferirla fino a noi.
L’anello più fondamentale – e al contempo il più trascurato – di questa catena è l’alimentazione elettrica, la sorgente dell’energia del nostro sistema. Spesso ci limitiamo a inserire la spina nella presa a muro, l’apparecchio funziona e lo diamo per scontato. In realtà la corrente di rete è l’inizio della catena, il fondamento stesso su cui si costruisce la musica, ed è quindi degna di maggiore attenzione .
Il Problema.
Osservando più da vicino la rete elettrica si scopre che la situazione non è affatto semplice, e spesso è diversa da come ci si potrebbe aspettare . Analizzando nel dettaglio un ciclo di corrente alternata di rete e il modo in cui viene utilizzato, ci si accorge che c’è molta più “attività” di quanto sembri: l’energia non viene usata ovunque in modo lineare e innocuo dal punto di vista elettrico. L’inquinamento e la distorsione della fornitura di energia sono una conseguenza inevitabile del suo utilizzo e sono ovunque intorno a noi .
Innumerevoli dispositivi elettrici, nelle abitazioni e nelle industrie attorno a noi, consumano costantemente energia. Ognuno di essi converte parte dell’energia che utilizza in rumore: sotto forma di interferenze radio oppure di distorsione sulla rete stessa . Tutti sono collegati e condividono lo stesso condotto fisico: la rete elettrica. Quest’ultima è stata concepita e implementata con scarsa attenzione alla trasmissione dei disturbi o all’immunità dagli stessi . Dunque, poiché tutti condividiamo la rete di alimentazione, condividiamo anche l’inquinamento che ne deriva .
La maggior parte delle apparecchiature audio-video è sorprendentemente vulnerabile a questo inquinamento . Le limitazioni dei componenti comunemente utilizzati nella loro costruzione fanno sì che le interferenze vengano trasmesse attraverso tali componenti fino ai circuiti sensibili a valle, compromettendo le prestazioni del sistema .
Questo degrado può manifestarsi in molte forme; le interazioni tra i disturbi e le apparecchiature sono varie e imprevedibili . Ad esempio, il rumore a radiofrequenza generato da dispositivi digitali può trasformarsi in distorsione nelle giunzioni di silicio di un transistor . Picchi ad alta energia dovuti all’arco elettrico nei contatti di un interruttore possono causare “click” udibili; un rumore a banda larga prodotto dai diodi raddrizzatori può creare un velo che offusca i dettagli; e carichi induttivi industriali possono causare significative distorsioni locali della sinusoide di rete . Questi effetti sono spesso la ragione per cui un impianto suona meglio di notte, quando l’attività elettrica locale è minore .
Non è un problema da poco, e il peggio deve ancora venire . Con l’avvento di tecnologie di rete digitale senza fili come Bluetooth e Wi-Fi (che sostituiscono le connessioni via cavo), e con l’uso sempre più diffuso di alimentatori switching elettricamente “rumorosi”, la quantità di inquinamento sulla rete elettrica e nell’etere locale è destinata ad aumentare a dismisura .
C’è anche un nemico interno: ogni componente che opera all’interno di un sistema genera anch’esso una quantità significativa di disturbi . Data la sua prossimità elettrica agli altri componenti del sistema, prendere misure contro gli effetti del mondo esterno non basta a liberare tutto il potenziale del tuo impianto. Impedire che il rumore generato da un apparecchio si trasmetta agli altri componenti è importante tanto quanto proteggere l’impianto nel suo insieme . Questo aspetto cruciale è spesso trascurato ed è il motivo per cui raccomandiamo di considerare ogni componente del sistema separatamente, così da eliminare questo problema .
La Soluzione.
Rimuovere i disturbi presenti sulla rete di alimentazione può migliorare in modo drastico il tuo sistema . Un filtro (o un rigeneratore) progettato con cura, che isoli ogni singolo componente del tuo impianto, fornirà prestazioni superiori e più costanti nel tempo . I benefici spesso non sono affatto trascurabili. Altre soluzioni, come cavi di alimentazione speciali (che talvolta offrono miglioramenti grazie a un limitato effetto filtrante dovuto alla loro geometria fisica), in genere producono risultati imprevedibili. Affrontare la fonte del problema è molto più efficace che limitarsi a gestirne gli effetti .
Ottimizzare l’alimentazione ed eliminare i disturbi trasmessi dalla rete è probabilmente l’upgrade più conveniente che si possa apportare . Tipicamente si ottengono miglioramenti nella nitidezza del suono, nel contrasto, nel ritmo (timing), nella risoluzione, nella consistenza e, soprattutto, nel coinvolgimento durante l’ascolto .
Contattaci, o visita uno dei nostri rivenditori, per scoprire quanto potresti migliorare esaminando più da vicino la tua alimentazione elettrica.
Contaminazione incrociata: spiegazione.
Il problema dei disturbi “incrociati” attraverso l’alimentazione è spesso sottovalutato. Ridurne gli effetti può portare a significativi incrementi nelle prestazioni di qualsiasi impianto.
Il punto chiave da capire è che ogni componente del sistema non è innocente: ciascuno genera a sua volta notevoli disturbi sulla linea di alimentazione . Inoltre, in termini di alimentazione elettrica, i componenti si trovano solitamente molto vicini gli uni agli altri dal punto di vista elettrico, aggravando il problema .
Schema: un singolo componente protetto da un filtro di rete. In un impianto composto da un unico apparecchio, un singolo filtro può proteggerlo efficacemente dai disturbi presenti sulla rete elettrica. In questo scenario, gran parte del rumore esterno viene bloccato, impedendo che raggiunga il dispositivo alimentato.
Schema: più componenti alimentati attraverso un unico filtro (soluzione non ottimale). Nonostante la presenza del filtro, aggiungendo altri componenti il rumore può comunque circolare tra di essi . Qualsiasi disturbo generato all’interno del sistema passa da un componente all’altro, poiché a valle del filtro tutti i dispositivi sono collegati in parallelo. La presenza del filtro offre un certo beneficio, ma siamo ben lontani dalla soluzione ottimale .
Schema: configurazione con filtri multipli (ogni componente ha il proprio filtro dedicato). Una configurazione a filtri multipli, introdotta dal progettista di ISOL-8 Nic Poulson, rappresenta la soluzione ottimale . Il rumore esterno viene bloccato come nel caso precedente, ma soprattutto ogni componente viene isolato dagli altri evitando che ne influenzi le prestazioni, liberando così il massimo potenziale del sistema .
Corrente continua (DC) nella rete elettrica.
Gli alimentatori nei sistemi Hi-Fi e AV spesso danno per scontato di essere collegati a una rete elettrica perfetta. In teoria, la forma d’onda di rete dovrebbe essere pura corrente alternata: un’onda sinusoidale perfetta e simmetrica.
Molti dei numerosi apparecchi connessi alla rete, in casa e nell’industria – dai dimmer elettronici agli alimentatori dei computer – utilizzano l’energia AC disponibile in un ciclo di rete in modo disomogeneo. Il risultato netto è l’aggiunta effettiva di una componente di corrente continua (DC) alla rete elettrica .
Questo effetto è inevitabile e anche intrinsecamente imprevedibile . In pratica, la forma d’onda può arrivare all’utente finale “tagliata”, distorta e asimmetrica . Un’analisi semplicistica dei picchi di tensione non allineati non racconta tutta la storia: qualsiasi forma d’onda AC che non abbia energia uguale in entrambe le semionde (positiva e negativa) conterrà una componente continua, indipendentemente dai valori di picco o dalla forma dell’onda .
I trasformatori di alimentazione comunemente presenti nei dispositivi audio non possono, per loro natura, tollerare una significativa componente continua senza vedere compromessa la loro funzionalità .
Poiché tutti i trasformatori trasferiscono potenza tramite il magnetismo, qualsiasi presenza di DC ne ostacola la capacità di trasformare la corrente alternata, saturando in parte o del tutto il circuito magnetico . È proprio questa vulnerabilità alla corrente continua a causare il ronzio acustico e a ridurre in modo significativo la capacità di erogazione del trasformatore . Abbiamo riscontrato che anche livelli relativamente bassi di DC hanno un impatto negativo notevole sull’alimentatore e sui circuiti a valle, il che a sua volta può degradare la qualità sonora .
Il grafico seguente illustra una forma d’onda di rete imperfetta prima del trattamento tramite il circuito Axis:
Esempio di forma d’onda di rete distorta dalla presenza di corrente continua (DC). L’onda sinusoidale appare asimmetrica e “tagliata” a causa dell’off-set introdotto dalla componente continua.
Il circuito ISOL-8 Axis riequilibra l’asse di energia della forma d’onda di rete senza ridurre la corrente erogabile. Ciò elimina qualsiasi tensione DC dalla rete di alimentazione, eliminando il ronzio acustico e liberando le prestazioni del sistema
Forma d’onda dopo il trattamento con il circuito Axis:
La forma d’onda della rete dopo il filtraggio Axis risulta nuovamente simmetrica, priva di offset di corrente continua. La componente DC è stata eliminata e l’onda è tornata ad essere una sinusoidale perfetta.
Tecnologia Transmodal
Per comprendere la tecnologia Transmodal di ISOL-8, è necessario richiamare alcuni concetti di base sui filtri nell’ambito dell’alimentazione elettrica. Abbiamo semplificato il più possibile le informazioni seguenti, per maggiore chiarezza.
Quando un carico elettrico è collegato a una sorgente, si forma un circuito chiuso di corrente (loop). Il trasferimento di energia avviene mentre la corrente fluisce dalla sorgente attraverso il carico e ritorna poi alla sorgente. L’elettricità non fa distinzione tra la potenza di rete e i disturbi che ne degradano le prestazioni: per qualsiasi circuito collegato è tutta la stessa cosa .
Il rumore può entrare in un circuito di corrente in diversi modi, ma si può in generale suddividerlo in due tipi o modi distinti .
Innanzitutto consideriamo il rumore di modo differenziale (Differential Mode Noise). Si verifica quando solo uno dei conduttori di un circuito chiuso viene influenzato da una sorgente di disturbo, e dunque il rumore circola all’interno di quel loop . Ad esempio, ciò accade quando i conduttori non sono posati vicini tra loro (come nel cablaggio interno di un dispositivo), oppure quando il rumore viene generato da elementi di circuito all’interno del carico o della sorgente stessa .
In secondo luogo esaminiamo il rumore di modo comune (Common Mode Noise). Questo si verifica simultaneamente su entrambi i conduttori di un circuito, in ugual misura e in fase rispetto al riferimento di terra. Un caso tipico si ha quando i conduttori di fase e neutro, posati ravvicinati, si trovano immersi in un campo elettromagnetico che li investe entrambi allo stesso modo . Ad esempio, un cavo può captare energia radio trasmessa (da emittenti broadcast o da trasmettitori Wi-Fi). In questo scenario il rumore genera un proprio anello di corrente che ritorna attraverso il conduttore di terra di sicurezza, tramite le capacità parassite presenti in tutti i sistemi elettrici distribuiti .
Entrambi questi tipi di rumore sono comuni nel mondo reale. Vediamo ora come ridurre il rumore indesiderato che può entrare nel carico. Per il rumore di modo comune si può progettare un filtro che attenui l’energia oltre una certa frequenza di taglio usando un induttore di modo comune (in pratica, una bobina progettata per questo scopo) . Questo sfrutta la cancellazione di fase per smorzare i disturbi indesiderati. La geometria fisica dell’induttore offre un valore di induttanza relativamente grande rispetto alle dimensioni del nucleo e al numero di spire, quindi fornisce un filtraggio efficace – ma solo per i disturbi in modo comune. Il rumore di modo differenziale, invece, riesce a passare praticamente indisturbato attraverso questo tipo di filtro .
Per attenuare il rumore di modo differenziale occorre una topologia differente. In questo caso, solo inserendo induttori separati in serie sul conduttore di andata (fase) e di ritorno (neutro), in combinazione con un condensatore in parallelo (shunt) nel circuito, si può attenuare il rumore . Purtroppo la geometria favorevole dell’induttore di modo comune qui non è di aiuto. Gli induttori in serie impiegati nel filtro devono avere nuclei più grandi e un numero maggiore di spire per ottenere un’attenuazione efficace del rumore di modo differenziale rispetto a quello di modo comune .
I condizionatori di rete di qualità inferiore possono affermare di filtrare il rumore di modo differenziale, ma in realtà utilizzano solo componenti in parallelo (shunt) senza induttori in serie, deviando il disturbo verso terra (configurazione nota come “Delta”) . In tal modo si finisce per inquinare la terra, una soluzione tutt’altro che ottimale per apparecchi audio sensibili, poiché il rumore rimane comunque presente sul collegamento di terra .
Filtro Transmodal ISOL-8 – Attenzione: non tutti i condizionatori di rete sono uguali. Molti produttori di dispositivi per il condizionamento della corrente falliscono nel filtrare in modo efficace il rumore di modo differenziale, in quanto questo richiede maggiore complessità e costi più elevati . I filtri Transmodal di ISOL-8 combattono sia i disturbi in modo comune sia quelli in modo differenziale, mantenendo al contempo la linea di terra pulita, così da garantire sempre la massima efficacia del filtro .
“Ottimizzare l’alimentazione di rete ed eliminare i disturbi trasmessi dalla rete è probabilmente l’aggiornamento dal miglior rapporto costo/benefici che tu possa fare…”
NIC POULSON | ISOL-8
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