Misure audio – prima parte

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figura 7

figura 8

figura 9

di Livio Argentini - ARREL Audio

Ci occuperemo, in questa serie di articoli, di misure sulle apparecchiature audio professionali da un punto di vista estremamente pratico.

La letteratura su questo argomento, purtroppo, è piuttosto scarsa.

In prima analisi sembrerebbe trattarsi di operazioni normali, di routine, ma purtroppo non è assolutamente così. Ci si trova di fatto, inaspettatamente, davanti a tante problematiche che, se non fossero prese nella dovuta considerazione, porterebbero a fare delle misurazioni completamente errate, e potrebbero addirittura rendere alcune misure impossibili da effettuare.

Questa affermazione, che potrebbe sembrare a prima vista esagerata, deriva da una considerazione molto importante: quasi tutti gli strumenti di misura di ultima generazione, anche di costo rilevante, a parte qualche modello specifico, sono progettati per fare misure su apparecchi audio consumer, Hi-Fi, e non su apparecchi professionali. In effetti, gli utilizzatori nel mercato professionale rappresentano una piccolissima parte rispetto agli utilizzatori nel mercato consumer – pensiamo, ad esempio, al settore telefoni/tablet e simili – per cui un produttore di strumentazione di misura non è, giustamente, interessato ad investire in un mercato così ridotto.

A questo punto, cosa dobbiamo fare? Occorre trovare un sistema per poter eseguire tutte le nostre misure nel modo più corretto ed esatto possibile.

Nei primi articoli analizzeremo quali sono le problematiche da affrontare e le relative cause, e cercheremo di risolverle nel modo più valido ed efficace, analizzando contemporaneamente quali tipi di strumenti sono più adatti per effettuare le varie misure. Questa prima fase è necessaria per poter affrontare in maniera congrua gli argomenti trattati negli articoli successivi, in cui studieremo proprio come effettuare nel modo corretto tutti i test. Vedremo, in seguito, anche la possibilità di personalizzare i nostri strumenti, in modo semplice, per adattarli ad un uso preciso e rapido.

Quasi tutti i problemi, in pratica, derivano dall’interfacciamento tra lo strumento ed il dispositivo su cui effettuare le misure (spesso indicato con l’acronimo DUT, dall’inglese Device Under Test).

Sarà quindi il caso, prima di tutto, di analizzare le caratteristiche principali del sistema di interfacciamento, cioè:

1. connettori e cavi di collegamento;

2. connessioni bilanciate e sbilanciate;

3. impedenze di ingresso e uscita degli strumenti e delle unità sotto test;

4. livelli delle tensioni di lavoro;

5. eventuali imprecisioni nelle indicazioni degli strumenti (vedi punti 2/3/4)

Appare evidente che occorre, prima di tutto, conoscere in maniera approfondita le caratteristiche degli strumenti in nostro possesso, dopo di che occorre anche conoscere le caratteristiche costruttive delle unità da testare.

In questa prima puntata parleremo di cavi e connettori.

È ben difficile, quasi impossibile direi, trovare in commercio cavi già fatti e adatti alle nostre esigenze così come sono. Con un semplice saldatore ed un po’ di pazienza potremo però costruirci un set di cavi adatti ad ogni evenienza.

Per quanto riguarda i connettori, quelli più comunemente utilizzati sugli strumenti di misura sono boccole (figura 1) e BNC (figura 2). Sulla strumentazione progettata esplicitamente per le misure audio su apparecchiature professionali è possibile trovare anche connettori XLR (figura 3).

Boccole: sono il sistema più semplice (una boccola per la massa ed un’altra per il segnale, normalmente sbilanciato). Sono robuste ed affidabili, anche se la connessione non è schermata, ma lavorando in bassa frequenza non è solitamente un fattore determinante. Un problema può derivare dalle banane (i corrispondenti connettori maschi – ndr) nel collegamento ai cavi schermati: seppure affidabili, infatti, con l’uso possono facilmente provocare la rottura del cavo.

BNC: è il connettore utilizzato su tutti gli oscilloscopi e sulla maggior parte degli strumenti di livello elevato. È schermato, con fissaggio a baionetta, di ottima affidabilità,  particolarmente robusto e costruito per essere collegato a cavi schermati. Questo connettore, sia crimpato con apposita pinza sia saldato, dispone di un sistema di serraggio che evita la rottura del cavo anche con utilizzo prolungato.

Occorre precisare che in commercio si trovano raccordi costruiti per adattare cavi con connettore BNC a strumenti con connessioni a boccole (figura 4). Questa soluzione, che a prima vista sembrerebbe valida, è però in genere da evitare perché molto sporgente ed ingombrante, quindi poco pratica e predisposta a rotture.

Per quanto riguarda i connettori presenti sulle apparecchiature da testare, ci si trova generalmente di fronte ad una vasta gamma di possibilità, di vari formati e differenti caratteristiche.

Plug RCA (detto anche PIN): due poli (segnale e massa), sbilanciato (figura 5). È utilizzato universalmente sugli apparecchi Hi-Fi, ma è possibile trovarlo anche su unità di interfaccia o altri dispositivi. Si usa indifferentemente per IN ed OUT, normalmente per connessioni a media o alta impedenza.

Jack: diametro 6,35 mm (1/4 di pollice). Esiste in versione mono (due poli) o stereo (tre poli) e può essere utilizzato in vari modi. La versione stereo viene usata anche per segnali mono bilanciati (figura 6). Anche questo connettore è utilizzato indifferentemente per IN ed OUT.

Jack bantam: diametro 4,5 mm, tre poli (figura 7). In pratica è utilizzato esclusivamente per segnali bilanciati a livello di linea e media impedenza (da 600 Ω a 20.000 Ω) su sistemi di smistamento (patch-bay). È importante avere a disposizione cavi di connessione bantam per la strumentazione di misura, perché spesso è possibile, in questo modo, effettuare misure su mixer e relativi apparecchi connessi senza che sia necessario smontarli. Anche questo connettore è utilizzato indifferentemente per IN ed OUT.

Jack da 3,5 mm: due o tre poli; caratteristiche ed utilizzo simili al jack da 6,35 ma con diametro inferiore e affidabilità più scarsa. È utilizzato prevalentemente su sistemi “eurorack” per musica elettronica, ma ultimamente è usato anche per la connessione di unità commerciali (telefoni cellulari, ecc).

XLR: questo è il connettore classico per le apparecchiature audio professionali. Nel settore audio si utilizza normalmente la versione a tre poli, con i contatti numerati da 1 a 3 (figura 8); esistono anche versioni con più poli, ma non vengono praticamente utilizzate in campo audio e quindi non le prenderemo in considerazione.

Il connettore XLR è differenziato per input (femmina) ed output (maschio). Bisogna però tenere in considerazione che i primi apparati costruiti in Europa avevano i connettori IN e OUT invertiti.

Il connettore XLR è stato studiato esplicitamente per linee bilanciate. Talvolta viene usato anche per linee sbilanciate, e qui cominciano le prime complicazioni. Su una cosa sono tutti d’accordo: la connessione dello schermo/massa viene effettuata esclusivamente sul pin 1. Questa è la ragione per cui il pin 1 (massa) è in genere più lungo rispetto ai pin 2 e 3 (segnale). Questo permette di connettere un cavo anche ad apparecchio acceso perché, all’atto dell’inserzione, prima viene connessa la massa e poi il segnale. Per quanto riguarda i connettori di segnale la situazione è più complessa. La modalità di connessione più comune, che non possiamo chiamare standard non essendo rispettata universalmente, è quella americana, usata normalmente anche in Europa: 1 = massa; 2 = fase (o “caldo”); 3 = neutro (o “freddo”). Spesso, si trovano prodotti giapponesi in cui la fase è invertita con il neutro: 1 = massa, 2 = neutro, 3 = fase. Questa inversione della fase non porterebbe gravi problemi se si usassero sempre linee bilanciate; quando però si collega un dispositivo sbilanciato, ad esempio, tipicamente, uno strumento musicale, si rischia di mettere il segnale in corto circuito.

Occorre fare quindi particolare attenzione, ad esempio, alla connessione di apparecchi di produzione TEAC/Tascam con macchine prodotte in Occidente.

Mini XLR: connettore di generazione recente, a tre poli. Si tratta della versione dimensionalmente ridotta del connettore XLR. Fino ad ora ha trovato scarsissima applicazione, forse per il suo alto costo e la scarsa robustezza rispetto agli XLR classici.

DB25: connettore a 25 poli, introdotto in tempi relativamente recenti ed utilizzato per connettere otto linee bilanciate contemporaneamente (figura 9). È usato specialmente per patch bay ed apparecchiature multicanale. Di dimensioni ridotte e buona affidabilità; non è differenziato come IN/OUT, è invece differenziato meccanicamente (maschio su cavo e femmina su telaio).

Speakon: connettore di grande robustezza ed affidabilità, usato esclusivamente per la connessione di potenza tra finale e altoparlanti.

Come si può notare, il panorama cavi/connettori è particolarmente vasto, per cui saremo costretti ad attrezzarci con una ampia gamma di opzioni di collegamento.

Un’ottima soluzione, di cui parleremo nella parte finale di questa serie di articoli, dopo aver esposto una buona panoramica di situazioni e problematiche tipiche, consiste nel completare l’attrezzatura specifica costruendo delle piccole e semplici scatoline di interfaccia, in grado di facilitare enormemente il lavoro. 

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