LE MISURE

SETUP

PC Notebook Lenovo G50
Multimetro TRMS PCE-UT 61E
Analizzatore di spettro QuantAsylum QA401
Anti-RIAA Motronix Rev-3B
Partitore di tensione con attenuazione di 20,55 dB
Cavi Supra Dual RCA - Kimber Hero più vari adattatori autocostruiti BNC--->RCA
Software di misura: Arta - Steps (Versione 1.9.4)

Nel corso delle misure mi è stato di grande conforto sapere delle numerose protezioni presenti su entrambe le elettroniche, tali da farmi lavorare in tutta tranquillità. In assenza di queste anche un semplice errore di collegamento o di dosaggio della tensione avrebbe potuto rivelarsi esiziale per l'elettronica stessa. È bello sapere che l'XSP 11 e l'MSA 11 potevano rimanere danneggiati soltanto se presi a martellate, e anche in questo caso bisognava agire con decisione, vista la robustezza dei cabinet. Questa volta l'iter delle rilevazioni è stato piuttosto lungo e tormentato. Vi confesso che, alla visione del tasso di THD dichiarata per l'XSP 11, pari allo 0,00024% a 0 dBV di uscita, delle fosche nubi si sono addensate sul mio umore, inizialmente molto buono. Un tasso che mai mi era capitato di vedere così basso su un preamplificatore. Allora il mio pensiero è subito andato alla probabile inadeguatezza della mia scheda audio, una pur ottima Focusrite Clarett 2 Pre USB, che avrei utilizzato sul banco di misura. Ho quindi espresso le mie perplessità al progettista, stavo quasi per lasciar perdere l'XSP 11 e misurare soltanto il finale di potenza MSA 11, quando, con mia grande sorpresa, lo stesso Carlo Colombo è calato sulla scena come un autentico "Deus ex machina". Ho trovato in lui una persona molto collaborativa, un vero maestro di misure disposto a rivelarmi certi particolari fini che possono agevolare delle misure ben fatte.



È stato lui stesso a prestarmi il suo analizzatore di spettro QuantAsylum QA401 (e relativi cavi BNC--->RCA) per le misure sulle sue elettroniche, anche se ho appurato in una comparazione che anche la mia scheda non ha poi fornito dati di distorsione enormemente peggiori, comunque nell'ordine dello 0,000% e rotti, se utilizzata settando il dither nel generatore di Arta su 20-bit. Il problema erano appunto quei "rotti" e io esigo la massima precisione possibile (hardware permettendo), per rispetto verso me stesso, verso il produttore e anche verso chi legge. Ecco dunque entrare in scena il QuantAsylum QA401, un analizzatore di spettro audio di quelli seri, capace di prestazioni eccellenti e usato dallo stesso progettista per testare i suoi apparecchi. Si è trattato di una collaborazione comunque non invasiva da parte sua, ma limitata alla fornitura di una macchina all'altezza. Il resto è stato tutto un lavoro di conoscenza e di misure, portato avanti solo da me, dove Carlo Colombo mi ha inizialmente guidato all'uso del software dedicato alla sua macchina. Si poneva a questo punto il problema di quale utilizzare. Il QA401 funziona con uno a lui espressamente dedicato, il QA401 v1.924, che non conoscevo e che comunque aveva delle limitazioni, aggirabili con "Plugin" aggiuntivi ma non d'immediata fruibilità. Avrei insomma perso un sacco di tempo per usare delle applicazioni dedicate con le quale avevo comunque scarsa confidenza, mi è venuto in soccorso allora il provvidenziale file di configurazione "ASIO401.toml", grazie al quale ho potuto adoperare due programmi che invece conosco molto bene, usandoli da oltre dieci anni: Arta e Steps. Non troverete le misure relative all'ingresso Phono MC, che non c'era ancora nell'esemplare fornitomi poiché in fase di riprogettazione. Non mancherà comunque un relativo "addendum" di aggiornamento.

Le prime due immagini che vi fornisco provengono dal Software QA401 v1.924 e sono significative delle prestazioni dell'analizzatore di spettro QA401 e dell'XSP 11. Sono state eseguite la prima in "auto-loop" e la seconda sull'uscita PRE OUT del preamplificatore in assenza di segnale all'ingresso. I dati rilevati parlano da soli: il QA401 emerge come una macchina dal tappeto di rumore estremamente contenuto che, come si può vedere dal grafico, lambisce i -160 dBV alla FFT, grazie anche al suo completo isolamento dall'alimentazione del PC. Non è stato quindi necessario alimentare il mio Lenovo G50 con la sua batteria interna, come faccio di solito. Il QuantAsylum ha il generatore di segnali incorporato e può funzionare in modalità sia sbilanciata che bilanciata in uscita ed entrata. Se si usa in sbilanciato, l'altro ramo viene posto a massa. Il vantaggio in modalità bilanciata è quello di eliminare eventuali e indesiderati giri di massa. Il secondo grafico testimonia invece della grande silenziosità dell'XSP 11, con il Noise Floor su livelli davvero infimi: -140 dBV alla FFT.


PREAMPLIFICATORE XSP 11 - INGRESSI LINEA

GUADAGNO: 20 dB

DIFFERENZA CANALE DS/SN: 0 dB

IMPEDENZA D'INGRESSO
AUX 1-AUX 2-AUX 3: 47 kOhm

Da notare il perfetto bilanciamento tra i due canali, possibile grazie alla ultraprecisa regolazione del volume a relè.



Molto regolare ed estesa si presenta la risposta in frequenza, rilevata secondo la tecnica del "Dual Channel", per una perfetta linearità del segnale test. Sul lato basse frequenze assistiamo a un calo davvero modesto, con i 20 Hz a -0,11 dB e i 10 Hz a -0,44 dB rispetto al centro banda (1000 Hz), assolutamente ininfluente sul suono. Sul versante opposto, troviamo i 20 kHz a -0,01 dB, i 50 kHz a -0,09 dB, mentre il punto a -3 dB si raggiunge ben oltre le possibilità di estensione dell'analizzatore (96 kHz). Proprio a quella frequenza il sottoslivellamento rispetto ai 1000 Hz è di soli 0,74 dB, a fronte di una banda passante dichiarata di 3 Hz - 260 kHz entro -3dB.

 

 

Estremamente contenute la THD/THD+N e le tre IMD (13-14 kHz, 19-20 kHz e 250-8000 Hz), le più basse in assoluto che mi sia capitato d'incontrare sinora. Somministrando 50 mV agli ingressi linea dell'XSP 11 otteniamo 500 mV in uscita (-5,9 dBV), secondo il guadagno di 20 dB e tenendo il volume al massimo per un'attenuazione nulla. Con tale valore in uscita riscontriamo una THD/THD+N rispettivamente dello 0,00081% e 0,018%. Visibili i 50 Hz di rete, posti a -100 dBV nella FFT, con il consueto corteo di armonici. Le IMD si attestano anche loro su valori molto contenuti, anche se ovviamente leggermente più alti della THD. Da notare il buon bilanciamento tra gli armonici di ordine pari e dispari (DFD2 e DFD3), dove i dispari appaiono solo leggermente più elevati. Ancora più rosea la situazione a 1 Volt di uscita (0 dBV), dove troviamo una distorsione armonica totale dello 0,00042% (THD+N 0,0092%), prevalendo ancora gli armonici dispari sui pari. Nei doppi toni superiori di 13-14 kHz e 19-20 kHz, la DFD2 raggiunge tassi a quattro zeri dopo la virgola. Nella difficile SMPTE IMD (250-8000 Hz) c'è invece un'inversione di tendenza, superando gli armonici pari i dispari, anche se di pochissimo (MD2 0,00075% - MD3 0,00070%). Nella terza quaterna di misure il livello del segnale d'uscita è di 3 Volt (9,5 dBV), largamente sufficienti per qualsiasi esigenza preamplificativa, se non sovrabbondanti. Qui riscontriamo ancora dei tassi distorsivi percentuali davvero molto contenuti e simili ai precedenti, con le distorsioni d'intermodulazione sui due doppi toni superiori addirittura più basse della THD: 0,00033% a fronte dello 0,00044%.

 

 

L'andamento delle distorsioni armoniche (totale, seconda e terza) sulle varie frequenze della banda audio, vale a dire tra 20 e 20.000 Hz, è stato analizzato con il Software Steps. Il colpo d'occhio che forniscono questi grafici è di sicuro interesse. Il segnale di eccitazione è qui rappresentato da toni sinusoidali puri in sequenza ascendente, che ho voluto spaziare in sesti d'ottava per avere un andamento più omogeneo. Le distorsioni sono indicate in dB e percentuale, per una più agevole percezione, mentre i livelli in Volt dei segnali di eccitazione sono i medesimi delle analisi spettrali. Con l'uscita a 0,5 Volt, possiamo apprezzare innanzitutto il buon bilanciamento tra la seconda e la terza armonica, che decorrono praticamente appaiate lungo tutta l'estensione del grafico. Oltre i 1000 Hz, che consideriamo il centro banda, assistiamo a una fisiologica risalita dei tassi, nel nostro caso moderata e tutto sommato trascurabile, che porta i 5 kHz circa allo 0,00178% di THD, valore che sale allo 0,00199% a 10 kHz e allo 0,00227% all'estremo dei 20 kHz. Spostandoci sul grafico effettuato a 1 Volt, troviamo i 5 kHz (esattamente 5234,62 Hz, secondo la suddivisione delle ottave in sei passi) con una THD ancora più favorevole e pari allo 0,00086%, sostanzialmente invariata a 10 kHz: 0,00090%, mentre a 20 kHz la distorsione armonica totale si attesta sullo 0,00159%. Al massimo livello del segnale test prescelto, 3 Volt, la situazione della THD è la seguente: 5 kHz/0,00066%, 10 kHz/0,00127%, 20 kHz/0,00285%. Ottimamente bilanciate appaiono la seconda e terza armonica sino a 2000 Hz, tuttavia, a partire da questa frequenza ne notiamo il divergere. Se a 2000 Hz sono, rispettivamente, dello 0,00030% e 0,00025%, a 5 kHz diventano 0,00057% e 0,00026%, a 10 kHz 0,00119% e 0,00031%, mentre a 20 kHz la forbice si allarga: 0,00275% e 0,00066%.



L'XSP 11 raggiunge il clipping di tensione (10% di THD) al rispettabile valore di 12 Volt, con l'evidente tosatura della sinusoide.


PREAMPLIFICATORE XSP 11 - INGRESSO PHONO

GUADAGNO PRE PHONO: 40,279 dB

GUADAGNO TOTALE (PRE LINEA+PRE PHONO): 59,839 dB

DIFFERENZA CANALE DS/SN: 0 dB

IMPEDENZA D'INGRESSO: 46 kOhm

Le misure sulla sezione Phono sono parecchio delicate, non solo per l'esiguità delle tensioni in gioco, ma per l'hardware e il software, che bisogna saper padroneggiare per ottenere dei risultati attendibili. Per verificare la linearità della risposta in frequenza, ho utilizzato un filtro Anti-RIAA via software, il quale assicura la massima precisione, mentre per la rilevazione delle distorsioni ho dovuto procedere con un'Anti-RIAA hardware, la Motronix Rev-3B, non essendo possibile usare la prima. Nel primo grafico vediamo la risposta in frequenza così come esce dal PRE OUT, cioè senza alcun tipo di filtraggio, nella seconda possiamo apprezzare il "raddrizzamento" operato dall'Anti-RIAA software e l'ottima linearità conseguita dal progettista: a fronte del modestissimo calo sulle frequenze più basse (30 Hz a -0,29 dB e 20 Hz a -0,60 dB), notiamo una notevole piattezza della curva, con i 5 kHz a -0,01 dB, i 10 kHz a -0,02 dB e i 20 kHz a -0,04 dB rispetto al centro banda (1000 Hz). Nel terzo grafico vediamo riunite insieme in "overlay"le due curve ottenute.

Qui entra in gioco l'Anti-RIAA hardware Motronix Rev-3B. I livelli di tensione in ingresso sono anche in questo caso tre, individuati per coprire la stragrande maggioranza delle eventualità d'uscita di una testina MM, cioè 1,5 mV, 3 mV e 5 mV. Non possiamo non apprezzare l'ottimo comportamento della sezione Phono, con valori di distorsione molto bassi in assoluto, per forza di cose lievemente superiori a quelli dello stadio linea. Il guadagno in tensione ottenuto in uscita è quello relativo al solo pre Phono, privo quindi del "rinforzo" dato dall'amplificazione aggiuntiva linea dell'XSP 11. Al livello di tensione più basso, di 155 mV, si parte con un ottimo 0,0022% di THD e 0,086% di THD+N, fanno seguito delle IMD congrue con questo valore, solo leggermente più alta la SMPTE IMD con doppio tono 250 Hz-8000 Hz, che arriva allo 0,012%, con una sostanziale parità tra armoniche pari e dispari (MD2 e MD3). Somministrando in ingresso una tensione di 3 mV otteniamo 309 mV in uscita, in questo caso le distorsioni sono ancora più favorevoli: 0,0011% di THD, mentre dello 0,0016%, 0,0019% e 0,0066% sono i tassi relativi alle tre IMD (13/14 kHz - 19/20 kHz - 250 Hz/8000 Hz). In discesa, come si può vedere dai grafici, i valori sull'uscita più alta di 519 mV, dove la THD è appena dello 0,00079%.


AMPLIFICATORE FINALE DI POTENZA MSA 11

GUADAGNO: 29 dB

DIFFERENZA CANALE DS/SN: 0,03 dB

IMPEDENZA D'INGRESSO: 35.822 Ohm

IMPEDENZA D'USCITA: 0,07 Ohm

FATTORE DI SMORZAMENTO (SU CARICO DI 8 OHM)= 114,857

 

 

Esaminiamo gli estremi banda di questo correntoso finale di potenza sul carico di 8 Ohm. Sulle basse frequenze notiamo un progressivo declinare che inizia a partire dai 100 Hz, i 50 Hz sono sotto di 0,15 dB rispetto al centro banda (1000 Hz), i 30 Hz di 0,35 dB e i 20 Hz di 0,72 dB. Molto estesa appare la risposta in frequenza all'estremo superiore, con i 20 kHz in perfetta linearità, i 50 kHz a -0,01 dB, gli 80 kHz a 0,11 dB, mentre i -3 dB si raggiungono nella misura intorno ai 90 kHz. Sicuramente un buon risultato.



Sul carico di 4 Ohm il declinare del livello sulle frequenze superiori si fa più pronunciato. Sulle basse l'andamento è identico, mentre sulle alte, sempre relativamente ai 1000 Hz, i 20 kHz sono a -0,05 dB, i 50 kHz a -0,27 dB, gli 80 kHz a -0,69 dB e i 90.742 Hz a -1,30 dB.



I due grafici assiemati nella visualizzazione in overlay.

Nelle analisi di spettro alle quattro potenze di 1 Watt, 35 Watt, 75 Watt e 150 Watt, quest'ultima massima nominale dell'MSA 11, siamo lontani dai valori infinitesimali riscontrati nel preamplificatore, cosa del tutto normale trovandoci di fronte a un amplificatore finale di potenza. Al valore più basso di 1 Watt (2,83 Volt su carico di 8 Ohm), corrisponde uno 0,012% di THD e 0,30% di THD+N. La tensione RMS indicata nel grafico (-31 dBV), corrispondente a 0,0282 Volt, va in realtà moltiplicata per 100, essendo di 40 dB l'attenuazione operata dal partitore di tensione. Tale abbassamento è necessario per non far passare a miglior vita l'ingresso dell'analizzatore di spettro, non magari a questa ma alle tensioni superiori. Con due rapidi calcoli ci rendiamo conto che 35 Watt corrispondono a 16,733 Volt, 75 Watt a 24,495 Volt e 150 Watt a ben 34,641 Volt, su carico di 8 Ohm. Presente la frequenza di rete dei 50 Hz, centrata intorno ai -100 dBV, vale a dire 0,00001 Volt, che risulta del tutto ininfluente all'ascolto. Simili i tassi nei due doppi toni superiori e ovviamente più elevato quello che mette insieme i 250 Hz e gli 8000 Hz, dello 0,061%, con una quasi perfetta parità di armonici pari e dispari. A 35 Watt la THD è di un ordine superiore: 0,13% e sostanzialmente tale si manterrà a 75 Watt (0,1%), mentre a 150 Watt notiamo un decremento della stessa (0,055%), fenomeno riscontrabile anche nelle misure di THD/IMD Vs Ampiezza.

I grafici dal 21 al 28 mostrano l'andamento della THD, seconda e terza armonica, sempre sui quattro livelli di potenza già esaminati, alle varie frequenze della banda audio (20 Hz - 20.000 Hz). Si ripete il fisiologico fenomeno già visto sull'XSP 11 al salire della frequenza, con un incremento delle distorsioni a partire da circa 2000 Hz. Così a 1 Watt la THD sale allo 0,02% sulla frequenza di 5234 Hz, allo 0,036% a 10.468 Hz e allo 0,04% all'estremo dei 20.936 Hz. Piuttosto diverso appare il grafico salendo sulla potenza di 35 Watt; l'andamento è molto regolare, mantenendosi la THD sullo 0,1%, costituita in gran parte dalla componente pari (seconda armonica), mentre la terza si mostra notevolmente più bassa su tutto l'ambito analizzato, con un massimo della forbice a 2077 Hz (D2: 0,091% - D3: 0,0013%). In seguito la terza manifesta una certa risalita. Davvero molto modesto in questo caso l'incremento sulle alte, con i 10.468 Hz sullo 0,11% di THD e i 20.936 Hz allo 0,138%. Molto regolare l'andamento anche a 75 Watt ma con tassi distorsivi leggermente più ridotti, qui assistiamo una predominanza della terza armonica dai 50 Hz ai 10 kHz. Nella quarta e ultima situazione, vale a dire alla massima potenza nominale di 150 Watt, la terza armonica ritorna inferiore alla seconda in tutto il range, sia pur con un certo riavvicinamento tra 6 kHz e 10 kHz, mentre la THD tocca un minimo dello 0,058% intorno ai 2500 Hz.

Gli ultimi due grafici testimoniano del particolare andamento "a gobba" della distorsione armonica totale e d'intermodulazione.

 

 

Alfredo Di Pietro

Gennaio 2022