Non è necessario collegare a ponte un amplificatore per fargli produrre la massima potenza. Se un amplificatore è stabile su 2 ohm in stereo (e quindi stabile su 4 ohm mono), produrrà la stessa potenza sia in stereo su 2 ohm che in mono su 4 ohm. Verrà spiegato dopo.
Molte persone sentono di dover collegare ogni loro amplificatore su carichi di 2 ohm in mono. Queste sono le stesse persone che comprano (e distruggono) molti amplificatori. La causa di ciò e che non tutti gli amplificatori sono in grado di pilotare carichi di 2 ohm in mono. Di seguito verrà spiegato perchè la configurazione 2 ohm in mono è pericolosa per molti amplificatori.
Collegare a ponte un amplificatoresignifica usaredue terminali d'uscita entrambi aventi segnale (generalmente uno del canale destro ed uno del canale sinistro). Generalmente, è fatto per aumentare la potenza da inviare agli altoparlanti o per utilizzare entrambi i canali di un amplificatore stereo con un solo woofer.
Per comprendere a fondo come gli amplificatori lavorano nella configurazione a ponte, dobbiamo parlare della "fase". Il seguente diagramma mostra 3 onde sinusoidali fuori fase tra di loro, di vari gradi.
dia. A
Come si può vedere, la prima forma d'onda è di riferimento. Bisogna avere un riferimento, altrimenti il termine "fase" non avrebbe senso. Nel diagramma precedente, la forma d'onda centrale è 90 gradi fuori fase rispetto alle altre due. La terza forma d'onda è 180 gradi fuori fase rispetto alla forma d'onda di riferimento e 90 gradi fuori fase rispetto alla forma d'onda centrale. Il diagramma seguente mostra gli angoli della fase in un altro modo.
Il seguente diagramma mostra come la forma d'onda viene riportata su un cerchio completo di 360 gradi (un ciclo completo della forma d'onda).
dia. B
Nel diagramma B, punto:
La forma d'onda del potenziale (voltaggio) è a (uguale a) massa (il riferimento) che, in questo caso, è lo stesso di "0 gradi". La tensione aumenta non appena la forma d'onda si muove verso i 90 gradi.
A questo punto, la forma d'onda ha percorso 90 dei 360 gradi totali del ciclo. Questo è il punto in cui si raggiunge la massima tensione per la forma d'onda sinusoidale. Dopo essere passata per questo punto, proseguendo in senso antiorario, il valore della tensione inizia a diminuire.
A questo punto, la tensione è ritornata al riferimento ed ha percorso 180 dei 360 gradi totali del ciclo. Se un'altra onda sinusoidale, della stessa frequenza, partisse dal punto "A", in questo momento, sarebbe di 180 gradi fuori fase rispetto al riferimento della forma d'onda originale.
A questo punto, la forma d'onda ha percorso 270 dei 360 gradi totali del ciclo. Potete vedere che la tensione ha raggiunto il minimo valore per una forma d'onda sinusoidale. La tensione inizia a risalire non appena la forma d'onda si allontana da questo punto. Quando la forma d'onda raggiunge il punto "A", inizia un nuovo ciclo.
Questo diagramma mostra 2 forme d'onda sinusoidali ed il riferimento ad un ciclo di 360º.
Questo diagramma mostra 2 forme d'onda sinusoidali sfasate di 180º.
dia.C
Nel diagramma C, ci sono 2 forme d'onda sinusoidali. La prima forma d'onda è quella "normale". La seconda è "invertita" o sfasata di 180 gradi rispetto alla prima. In un amplificatore a 2 canali (destro e sinistro) messo a ponte, un'uscita è in fase col segnale d'ingresso e l'altra è invertita. In molti amplificatori "ponticellabili", specialmente Americani, il positivo sinistro ha il segnale in fase ed il negativo destro invertito.
dia. D
Nel diagramma D, si possono vedere che entrambi i terminali negativi, sull'amplificatore non-ponticellabile, sono collegati ad un punto di riferimento all'interno dell'amplificatore. Questo significa che non c'è segnale su queste connessioni. In molti amplificatori, il riferimento è collegato a massa. Si possono inoltre notare che entrambi i terminali positivi hanno un segnale normale.
In contrasto...
Sul canale sinistro dell'amplificatore ponticellabile ritroviamo lo stesso segnale del canale sinistro dell'amplificatore non-ponticellabile ma sul canale destro dell'amplificatore ponticellabile ma possiamo notare una differenza. Notate che il negativo destro ha segnale, ma invertito (sfasato di 180°).
Nel seguente diagramma, si può vedere un altoparlante collegato in configurazione "normale" ed un altro a "ponte". Si può vedere che il picco di tensione disponibile sull'altoparlante "normale" è 1/2 della tensione disponibile sull'altoparlante a "ponte" (tra i punti A e B). Nella connessione "normale" viene usato 1 terminale conduttore di segnale ed il riferimento (massa). Nella connessione a "ponte" vengono usati 2 terminali conduttori di segnale. Essendo la tensione disponibile ai capi dell'altoparlante collegato a "ponte", "doppia" (tra i punti C e D), la potenza applicata all'altoparlante può essere di 4 volte superiore a quella applicata nella connessione "normale".
Ricordate:
Ricordate che la tensione alternata applicata ai capi della bobina dell'altoparlante determina la potenza che l'altoparlante produrrà. In altre parole, il suono dell'altoparlante (in termini di volume) aumenterà all'aumentare della tensione applicata ai suoi capi. Se un terminale dell'altoparlante è collegato al punto di riferimento, che non ha segnale (massa - indicata con la linea gialla) e l'altro terminale è collegato al segnale, ai capi dell'altoparlante, avrete 1/2 della potenza totale erogabile dall'amplificatore.
Come saprete, l'altoparlante si muove, allo stesso modo, in 2 direzioni rispetto al suo punto di riposo. Supponendo che la tensione erogata dall'amplificatore fosse di 40 volts totali o 䔸 volts riferiti a massa, la massima tensione istantanea applicata ai capi dell'altoparlante (non ponticellato) sarebbe di 20 volts. Bene, questo sarebbe vero se l'amplificatore avesse un'efficienza del 100%. In realtà, la tensione d'uscita dell'amplificatore sarà minore a causa delle inefficienze. Per ora, supponiamo che la tensione totale (positiva o negativa) sia applicata all'altoparlante.
Dalla legge di ohm:
P=E*E/R Potenza=(tensione ai capi dell'ap*tensione ai capi dell'ap)/(resistenza dell'ap)
Potenza=(20*20)/4 ohms
Potenza=100 watts
NOTE:
E' stato usato il termine resistenza invece di impedenza, per semplificare.
Anche con un amplificatore col 100% di efficienza, la potenza totale RMS sarebbe 1/2 della potenza indicata. I 100 watts sono la potenza di picco.
Ora, cosa accadrebbe se avessimo un solo altoparlante da 4 ohm ed un amplificatore a 2 canali ponticellabile stabile 2 ohm su ogni canale? Sapete che l'amplificatore può produrre PIU' potenza su un altoparlante da 4 ohm (che potrebbero anche essere 2 ohm per canale), ma la massima potenza non può essere prodotta su un singolo altoparlante da 4 ohm su un singolo canale. Per produrre la massima potenza su un singolo altoparlante da 4 ohm (senza incrementare la tensione) basta invertire il segnale su un canale e collegare a ponte l'altoparlante sull'amplificatore. Questo è il motivo per cui alcuni vecchi amplificatori usavano, per questa configurazione, un "modulo" (che invertiva il segnale di un canale). E' molto semplice invertire un canale dell'amplificatore in fase di progetto ed inoltre, lo rende più versatile. Quando un canale viene invertito, la sua tensione d'uscita ha lo stesso valore del canale "normale" ma di polarità opposta (come indicato dalle linee viola e gialla nel seguente diagramma).
In ogni punto, se la tensione d'uscita del canale "normale" è positiva, la tensione d'uscita del canale invertito è negativa e vice versa. Il canale invertito è semplicemente un'immagine speculare del canale normale. Ora, ricordate che la potenza prodotta dalla bobina di un altoparlante da 4 ohm è funzione della tensione applicata ai sui capi. Nel caso di un amplificatore ponticellabile, un terminale dell'altoparlante sarà connesso al canale d'uscita "normale" dell'amplificatore (forma d'onda viola ) e l'altro sarà connesso al canale "invertito" (forma d'onda gialla). Questo permetterà all'altoparlante di usufruire di tutta la tensione prodotta dall'amplificatore. Ricordate che non sono state considerate le inefficienze dell'amplificatore. Dalla seguente formula, si può vedere, che la potenza ricevuta dall'altoparlante è molto più grande.
P=E*E/R
Potenza=(40*40)/4 ohms
Potenza=400 watts
Si può notare l'incremento di potenza! (100 watts non a ponte e 400 watts a ponte)
MOLTO IMPORTANTE...
Se un amplificatore è in grado di pilotare carichi minimi di 4 ohm su ogni canale, collegando a ponte un carico di 4 ohm potrebbe danneggiarsi. Se un amplificatore è in grado di pilotare carichi minimi di 2 ohm su ogni canale, esso sarà in grado di pilotare solo carichi di 4 ohm a ponte. Un carico di 2 ohm a ponte potrebbe danneggiare l'amplificatore.
2 ohm stereo contro 4 ohm mono
Sembra esserci un pò di confusione sul perchè carichi di 4 ohm mono e 2 ohm stereo sono uguali. Quando due altoparlanti da 4 ohm sono collegati su ognuno dei 2 canali di un amplificatore a 2 canali, l'amplificatore è in grado di pilotare gli altoparlanti con la metà della potenza totale che è in grado di produrre. Se l'alimentatore dell'amplificatore è in grado di produrre ± 20 volts, non sarà in grado di pilotare gli altoparlanti (di ogni canale) con più di 20 volts. Usando carichi da 2 ohm su ogni canale, sul punto più alto della forma d'onda l'amplificatore fornirà 20 volts al carico dell'altoparlante. Ricordate, che in questo esempio, è considerato un solo punto della forma d'onda. Tornando alla legge di ohm...
I=V/R
I=20/2
I=10 ampers
Se prendessimo un altoparlante da 4 ohm e lo collegassimo a ponte sullo stesso amplificatore, l'amplificatore sarebbe in grado di raddoppiare la tensione applicata ai capi dell'altoparlante. Questo accade perchè, mentre un terminale dell'altoparlante viene pilotato dall'onda positiva, l'altro viene pilotato dall'onda negativa. Questo significa che tutta la potenza che l'amplificatore è in grado di erogare viene applicata alla bobina dell'altoparlante. In questo caso, l'amplificatore, è in grado di fornire all'altoparlante da 4 ohm 40 volts invece dei 20 volts dell'esempio precedente. Tornando alla legge di ohm...
I=V/R
I=40/4
I=10 ampers
Sia che l'amplificatore piloti un carico da 4 ohm mono o 2 ohm stereo, attraverso i transistors finali, scorrerà la stessa quantità di corrente . Per l'amplificatore il carico è identico.
NOTE:
Alcune persone pensano che collegando a ponte un carico di 4 ohm, l'amplificatore vede un carico di 2 ohm. Mentre è vero che un amplificatore fornirà la stessa corrente sia su un carico da 4 ohm mono che su un carico da 2 ohm stereo, un altoparlante da 4 ohm non potrà mai diventare un carico da 2 ohm.
Perchè un carico da 2 ohm mono potrebbe danneggiare il vostro amplificatore ?
Come abbiamo appena detto, per l'amplificatore, un carico da 4 ohm mono è identico ad un carico da 2 ohm stereo. Nel seguente diagramma, la configurazione 'x' mostra un carico da 2 ohm stereo. La configurazione 'y' mostra un carico da 4 ohm mono. Se entrambi gli amplificatori forniscono lo stesso livello di segnale d'uscita, la corrente che scorre sulle uscite è la stessa. Prendiamo come tensione d'uscita quella dell'esempio precedente (40 volts tra i terminali dell'altoparlante a ponte). Nella configurazione 'z', gli altoparlanti sono raddoppiati, il che significa che l'impedenza è dimezzata rispetto alla configurazione 'y'. Ricordate che l'impedenza è l'opponimento al flusso della corrente elettrica (alternata). L'impedenza minima dichiarata dai costruttori di amplificatori, serve a prevenire che flussi di corrente troppo grandi scorrano sui transistors finali. Quando l'impedenza è abbassata a 2 ohms come nell'ultima configurazione, il flusso della corrente sui transistors finali raddoppia (4 ohms contro 2 ohms). La massima corrente erogabile dall'amplificatore (in sicurezza) può essere di poco superiore a quella necessaria per pilotare carichi da 4 ohm mono o 2 ohm stereo. Quando un carico da 2 ohm mono è pilotato da 40 volts, l'amplificatore non lavora nella zona di sicurezza e potrebbe danneggiarsi. Tenete presente che stiamo parlando di amplificatori progettati per pilotare carichi da 2 ohms o superiori per canale. Ci sono amplificatori (ad alta corrente) che sono progettati per pilotare carichi a bassissima impedenza. Questi amplificatori hanno molti più transistors per resistere all'incremento del flusso di corrente.
dia. A 
dia. B 
dia.C 
dia. D 
