Misure sulle cuffie, potenza e volume d'ascolto

Ecco delle misurazioni fatte su alcune cuffie durante la riproduzione - ad altissimo volume, quasi insostenibile - atte a verificare la "potenza" necessaria a pilotarle.

Quando giorni fa ho letto su un forum che ben conoscete l'ennesimo post sulle "alte potenze necessarie per pilotare la cuffia X", e la solita frase "devi dargli un sacco di corrente", ho deciso che era venuto il momento di farlo di nuovo.

In passato, qualcuno ricorderà, fu proprio uno dei miei primi post su videohifi a mostrare l'entità - piuttosto piccola - della tensione necessaria a pilotare una cuffia a livelli di volume da manicomio. Il risultato di quei grafici fu da me illustrato e poi discusso, e mi sembrava che le conclusioni fossero chiare e ben comprese da tutti. Evidentemente mi sbagliavo.

Quindi, ho subito chiamato Stefano e gli ho detto: "Tu hai la K1000 e la HD800, sulle quali si favoleggia di correnti e tensioni improbabili per pilotarle, devi farmi fare un test".

Stefano non solo ha acconsentito, ma ha pure approfittato dell'occasione per farmi fare un cavo che gli serviva per la sua dannata cuffia elettrostatica che teneva incellofanata da chissà quanti anni. Voi sapete che le elettrostatiche stanno tornando di moda - sono le più costose e creano subito uno "status" particolare, che fa molto gazebo - e non me la sono sentita di dirgli di no. Soprattutto, non me la sono sentita di distrarlo dal suo nuovo acquisto, questo strano scatolotto con all'interno un paio di trasformatori e un elevatore di tensione derivato dal residuato di qualche televisore a colori degli anni 70, e spero comprendiate la mia indulgenza. In fondo, mi servivano quelle misure per la scienza, e quindi gli ho dato giù di saldatore per fargli il cavo.

Mentre Stefano preparava la amatriciana, io preparavo lo strumento per la seduta di ascolto ammazza-timpani. Quindi, quando tutto era pronto per sedersi a tavola, ho chiesto a Stefano di andare sul suo solito sofà, di indossare la HD800, di mettere nel lettore uno dei peggiori cd che ascolta di solito, di portare la manopola del volume fino ad un livello - per lui - insostenibile (che corrisponde all'incirca al doppio del livello a cui mi sarei fermato io), e in quel momento ho fotografato il segnale presente ai capi della cuffia.

E questo è il risultato:



Come potete vedere, benchè il volume fosse elevatissimo e fosse quasi impossibile tenerla sulla testa, la tensione ai capi della cuffia è di circa 6 Volt di picco.

Ed ora, facendo finta che il segnale fosse una sinusoide (quindi ci mettiamo in una condizione peggiore di quella dell'ascolto con segnale musicale) possiamo dire che 6 Volt di picco corrispondono a circa 4.25 Volt efficaci, che su un'impedenza di 300 ohm corrispondono a 0.06 Watt, ovvero 60 millesimi di watt RMS.

Sconcertato dall'alto valore di potenza necessario alla HD800, ho subito pensato a chissà quali livelli di potenza avrebbe potuto richiedere il pilotaggio della T1, che è una cuffia da 600 ohm. E allora ho fatto fare a Stefano lo stesso esperimento, e ho fatto un'altra foto:



Con la T1 si raggiungono a malapena i 4 Volt di picco, che equivalgono a 2.83 Volt efficaci, che su 600 ohm sviluppano circa - tenetevi forte - 0.013 Watt RMS, cioè 13 millesimi di watt.

E' chiaro quindi il motivo per cui su altri lidi si parla tanto di altissime correnti e tensioni, no?

Ma che risultato darà, lo stesso test, con la K1000? Se questo è l'andazzo, per la K1000 sarà necessario rivedere il contratto con la propria società di energia elettrica e portarlo ad almeno 5 kilowatt. Vediamo la foto:



Come vedete, la K1000 comincia a fare sul serio, ma la tensione di picco non supera i 15 Volt, che corrispondono a circa 10.6 Volt efficaci, che su 120 ohm danno 0.9 Watt RMS.

Sì, avete letto bene. Per ascoltare con la K1000, a un livello di volume da farvi uscire pazzi (che nemmeno un pazzo come Stefano riesce a sostenere) è sufficiente poco meno di 1 Watt. E' chiaro che si tratta di un watt di quelli "buoni", cioè seriamente misurato e seriamente specificato come RMS.

Non si tratta di quei watt che si leggono sui depliant di alcuni amplificatori, in cui non viene specificato se sono di picco, musicali, picco-picco, o RMS. Nell'audio, un dato di potenza dichiarato senza specificare esattamente come è effettuata la misura, non ha praticamente alcun valore. Un amplificatore dichiarato come 10 Watt, potrebbe in realtà essere di soli 3 Watt efficaci (cioè quelli effettivi).

Spesso, non viene neanche specificato il valore di impedenza del carico a cui si riferisce il numeretto, rendendolo del tutto inutile. E' per questo motivo che - almeno finora - gli amplificatori per cuffia non sono paragonabili fra di loro a livello di potenza leggendo solo le specifiche. Per capire che potenza può erogare un certo amplificatore, siamo costretti a comprarlo, e verificare a nostre spese. Ed è questo il motivo - legato alla furbizia dei costruttori - per cui alcuni cuffiofili rimangono sorpresi, spesso spiazzati, dalle prestazioni - in certi casi imbarazzanti - dei loro amplificatori con determinate cuffie.

In conclusione, si può tranquillamente affermare che qualsiasi amplificatore che sia in grado di erogare almeno 1 W RMS su 120 ohm, oggi è in grado di pilotare ogni tipo di cuffia, purchè abbia la capacità di sviluppare il necessario swing in tensione, che non deve essere inferiore a 15 Volt di picco.

La prossima volta parleremo della carbonara.

Test interessante Alex. Se sapevo che facevi ciò vi passavo una traccia ad alta risoluzione registrata "sotto" lo 0 dB per vedere se il nemo riusciva cmq a spingere e a dare lo stesso esito con la K1000

Sinfoni ha scritto:Test interessante Alex. Se sapevo che facevi ciò vi passavo una traccia ad alta risoluzione registrata "sotto" lo 0 dB per vedere se il nemo riusciva cmq a spingere e a dare lo stesso esito con la K1000

In realtà l'esperimento fatto è indipendente dal livello della sorgente, perchè il limite preso come riferimento è stato il volume di ascolto - esageratamente alto - e non un particolare livello di segnale di ingresso.

Il test che proponi tu è interessante per verificare che il gain di un amplificatore sia - per un determinato tipo di cuffie, in maniera specifica per una determinata impedenza - del valore giusto, in modo da poter utilizzare tutta la potenza resa disponibile dallo stadio finale.

Perchè è inutile avere uno stadio finale da 10 Watt, se poi il gain non è sufficiente a raggiungere lo swing necessario per sfruttare tale potenza sulle cuffie come la K1000.

E questo è un altro punto dolente di molti amplificatori: non si è ancora capito che per poter pilotare cuffie di ogni impedenza, è necessario rendere disponibile un selettore di gain. Per le cuffie a bassa impedenza - in genere più sensibili - il gain va diminuito a circa 2 - 3 volte in tensione, mentre per quelle ad alta impedenza può essere necessario portarlo a 10.

Ma, a prescindere dal gain, una cuffia come la K1000 per suonare fortissimo ha bisogno di meno di 1 Watt, e questo è indipendente dalla sorgente o dal brano ascoltato. Se il gain (e quindi lo swing in tensione) sono sufficienti, e l'ampli è in grado di erogare la piccola corrente necessaria (120 milliAmpere di picco) allora va benissimo per la K1000. Questi dati ovviamente sono solo di tipo quantitativo, cioè non ci dicono nulla su come suonerà quell'ampli, che è tutto un altro discorso.

bandAlex ha scritto:
La prossima volta parleremo della carbonara.

Argomento sicuramente più serio di quelli spacciati da soggetti che parlano di corrente come se si dovessero attaccare ad una cabina di trasformazione dell'ENEL e di potenza come se parlassero dei Kw sviluppati da fuoriserie da centinaia di migliaia di euro...

Un post da incorniciare, bravo Alex!

Una volta lessi anche, in una recensione, che la Sennheiser HD-800 per essere pilotata al massimo, necessitava di un amplificatore con swing superiore a 60Vp-p. (!)

bandAlex ha scritto:

Sinfoni ha scritto:Test interessante Alex. Se sapevo che facevi ciò vi passavo una traccia ad alta risoluzione registrata "sotto" lo 0 dB per vedere se il nemo riusciva cmq a spingere e a dare lo stesso esito con la K1000

In realtà l'esperimento fatto è indipendente dal livello della sorgente, perchè il limite preso come riferimento è stato il volume di ascolto - esageratamente alto - e non un particolare livello di segnale di ingresso.

Il test che proponi tu è interessante per verificare che il gain di un amplificatore sia - per un determinato tipo di cuffie, in maniera specifica per una determinata impedenza - del valore giusto, in modo da poter utilizzare tutta la potenza resa disponibile dallo stadio finale.

Perchè è inutile avere uno stadio finale da 10 Watt, se poi il gain non è sufficiente a raggiungere lo swing necessario per sfruttare tale potenza sulle cuffie come la K1000.

E questo è un altro punto dolente di molti amplificatori: non si è ancora capito che per poter pilotare cuffie di ogni impedenza, è necessario rendere disponibile un selettore di gain. Per le cuffie a bassa impedenza - in genere più sensibili - il gain va diminuito a circa 2 - 3 volte in tensione, mentre per quelle ad alta impedenza può essere necessario portarlo a 10.

Ma, a prescindere dal gain, una cuffia come la K1000 per suonare fortissimo ha bisogno di meno di 1 Watt, e questo è indipendente dalla sorgente o dal brano ascoltato. Se il gain (e quindi lo swing in tensione) sono sufficienti, e l'ampli è in grado di erogare la piccola corrente necessaria (120 milliAmpere di picco) allora va benissimo per la K1000. Questi dati ovviamente sono solo di tipo quantitativo, cioè non ci dicono nulla su come suonerà quell'ampli, che è tutto un altro discorso.

Grazie Alex grazie per la spiegazione . Come si fà a capire quanti volt riesce a dare un ampli? Per esempio il mio come detto in precedenza eroga 5W a 120 Ohm con uno swing di 70Vp-p. Se i dati sono reali (debbo chiedere al progettista se i 5W sono Rms) quanti Volt eroga?

Grazie
Danilo

L' interesse della prova di Stefano e Alessandro consiste anche nella conferma dei dati dichiarati dai produttori di cuffie. Sennheiser dichiara per la HD800 un' efficienza di 102 dB con 1V rms a 1Khz; ancora superiore quella vantata da Beyerdinamic per Tesla.

Non so quale disco sia stato utilizzato per le prove. Sarebbe utilissimo un supplemento sperimentale, con un CD di brani unicamente percussivi, in grado di testare l' efficienza di queste due cuffie nella zona spettrale inferiore: segnatamente sotto i 200 e i 100 Hz.

Credo Bandalex dovrebbe avere un CD atto allo scopo, che cita sempre Calabrese, di un gruppo danzerino-decadente.

eisenstein ha scritto:Credo Bandalex dovrebbe avere un CD atto allo scopo, che cita sempre Calabrese, di un gruppo danzerino-decadente.

Mi dispiace, ma non credo di avere in comune alcun CD con la persona da te citata.

Comunque, l'esperimento è già bello che definitivo: sapere che invece di 1 Watt servono 0.8 o 1.2, non cambia molto la faccenda. Si voleva dare un'idea delle tensioni e delle correnti in gioco, ma soprattutto ricordare che non è l'amplificatore che decide quanta corrente "dare" (dagli più corrente, dagli più corrente!), ma che è il carico, con la sua impedenza, e la sua richiesta di uno swing più o meno elevato - dettato dall'efficienza del trasduttore - a stabilire come andranno le cose.

E' la cuffia che comanda, e l'ampli può solo - se è in grado - mettere a disposizione.

Sinfoni ha scritto:Grazie Alex grazie per la spiegazione . Come si fà a capire quanti volt riesce a dare un ampli?

Guardando l'alimentatore. Lo swing massimo è dato - in genere - dalla tensione del singolo ramo meno un paio di volt.

Per esempio il mio come detto in precedenza eroga 5W a 120 Ohm con uno swing di 70Vp-p. Se i dati sono reali (debbo chiedere al progettista se i 5W sono Rms) quanti Volt eroga?

Se i 5 Watt sono la massima potenza RMS, su un carico di 120 ohm lo swing necessario è di 24.5 Volt efficaci, cioè circa 34.5 Volt di picco ovvero circa 70 Volt picco-picco. I conti tornano.

bandAlex ha scritto:Guardando l'alimentatore. Lo swing massimo è dato - in genere - dalla tensione del singolo ramo meno un paio di volt.

Le misure che hai fatto sopra sono "totali" o per canale?

Le misure di potenza si fanno sempre singolarmente per canale.

Salve!

Aggiornamento dell'ultima ora.

Finalmente sono riuscito a trovare il tempo di ascoltare il sistema Cary AudioCDP1 Nemo WooAudio Wee, con la Sennheiser Baby Orpheus.

Devo ammettere che per pigrizia nei giorni scorsi non sono riuscito a trovarla persa tra la montagna di scatole che invade il salone...

Abbinata la Sennheiser HE60 al Wee tramite l'adattatore STAX che ho realizzato a suo tempo, devo ammettere che mi ha sorpreso ancora una volta per la fisicita che riesce a sfoderare rispetto alla Stax Lambda Signature 404.

Un impatto dinamico simile per presenza ad una ottima dinamica, ma con una velocità negli attacchi e nei transienti fulminea.

Velocità che ti porta erroneamente a pensare che brani siano eseguiti con un tempo ed un ritmo superiore a quello classico.

L'headstage e' esteso e rifinito come mai ascoltato con una dinamica, la naturalezza con cui porge gli strumenti e' sorprendente.

Noto un certo roll off sulla gamma medio alta, ma sicuramente e'dovuto al cavo che sto utilizzando provvisoriamente tra il Nemo e il Wee. Ma verra presto sostituito da cavo appositamente realizzato su specifiche dall'amico Matteo.

Buoni ascolti notturni!

bandAlex ha scritto:

In conclusione, si può tranquillamente affermare che qualsiasi amplificatore che sia in grado di erogare almeno 1 W RMS su 120 ohm, oggi è in grado di pilotare ogni tipo di cuffia, purchè abbia la capacità di sviluppare il necessario swing in tensione, che non deve essere inferiore a 15 Volt di picco.

La prossima volta parleremo della carbonara.

Ciao Alex,
ho chiesto al "progettista" quanti Watt erogasse il mio amplificatore (Little Dot MK VI+) su un carico di 120 Ohm. Diciamo che non è stato semplice comunicare con "lui". Inizialmente mi ha detto che i 5W dichiarati erano di picco, poi mi ha detto che doveva effettuare la misura per avere il dato reale (RMS).
L'ultima sua risposta data è stata questa: It's about 10V RMS

Mi sembra di capire, dall'ultimo dato ricevuto che, il mio ampli a 120 Ohm eroghi circa un Watt RMS, giusto?

Grazie

Sì, esattamente 0,83 Watt RMS.

bandAlex ha scritto:
Sì, esattamente 0,83 Watt RMS.

Grazie Alex. Non nascondo un pò di delusione per questo dato. Sopratutto perchè vengono sbandierati nelle specifiche 5W e non i dati reali. Sicuramente sono sempre buoni per pilotare la maggir parte delle cuffie in commercio, ma la delusione rimane lo stesso.

Sinfoni ha scritto:

bandAlex ha scritto:
Sì, esattamente 0,83 Watt RMS.

Grazie Alex. Non nascondo un pò di delusione per questo dato. Sopratutto perchè vengono sbandierati nelle specifiche 5W e non i dati reali. Sicuramente sono sempre buoni per pilotare la maggir parte delle cuffie in commercio, ma la delusione rimane lo stesso.

Non devi sentirti deluso per questo, quei watt in più anche se ci fossero stati non li avresti mai utilizzati.

La stessa AKG scrive nel datasheet della K1000 un dato di potenza massima di solo 1 Watt RMS. E ricorda il test che ho fatto proprio sulla K1000 i giorni scorsi, con il quale ho cercato di confutare il mito delle alte potenze associato a questa cuffia. Non è tanto di potenza di cui ha bisogno la K1000, quanto di un buono swing in tensione: l'ampli deve essere in grado di erogare almeno una decina di volt RMS su 120 ohm prima di entrare in clipping.

Ho visto che su VHF qualcuno ti ha detto che il dato di 0,83 Watt RMS per il tuo ampli non è possibile, per cui ti evidenzio il calcolo che è molto semplice:

La potenza è data da: V² / R.

V è il dato RMS fornito dal costruttore, cioè 10 Volt massimi RMS.

R è l'impedenza a cui si riferisce quel dato, cioè 120 ohm.

Quindi, P = 10² / 120

e cioè P = 100 / 120 = 0,83 Watt.

Ciao Alex, ti avevo scritto una cosina per email, l'hai ricevuta

Ti ho risposto.

.

bandAlex ha scritto:.

 E non dico altro...

Mi avanzava un punto... 

Caro Ale,

ai valori in volt e milliwatt, sarebbe interessante affiancare quelli in milliampere (sia RMS che di picco).

...e i conti? 

eisenstein ha scritto:...e i conti? 

Non ho molta voglia... fa caldo...