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SIMULAZIONE DI DISTORSIONE ARMONICA - Istruzioni di lettura Attenzione: Per una migliore lettura scaricatevi il file PDF nella sezione download. |
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Per la presentazione della distorsione armonica mi sono affidato al software per PC chiamato Microcap con cui è possibile simulare il funzionamento di un qualsiasi circuito elettronico prima ancora di realizzarlo fisicamente in modo da ridurre al minimo il tempo e il costo di realizzazione. Ho preso in esame la distorsione di una valvola triodo tipo 12AX7A molto usata nei circuiti di preamplificazione valvolare, un operazionale o circuito integrato LF351 che contiene al suo interno svariati transistor, diodi e resistenze in un unico componente facendolo lavorare nella maniera classica e lo stesso operazionale LF351 (chiamato a volte anche I.C.) fatto lavorare con un circuito d'alimentazione e di controreazione particolare da me progettato che per ovvie ragioni non vi posso far vedere. A scopo dimostrativo per chi voglia replicare o fare altre prove, pubblico anche i circuiti. Prima però è meglio spiegare qualcosa in più anche per chi come chitarrista non è abituato a decifrare grafici e disegni e trarne le dovute conclusioni. |
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INTERPRETAZIONE DEI GRAFICI L’esempio sotto riportato è la pagina generata dal suddetto software riguardante la forma d’onda e l’analisi armonica del circuito in esame con l’aggiunta di alcuni riquadri, in questo caso, per spiegare le varie sezioni. Nella fascia superiore abbiamo i livelli in tensione della fondamentale (in questo caso oltre 200 V) e delle varie armoniche, nonché i loro valori di distorsione espressi in percentuale. In quella inferiore abbiamo la forma d’onda come verrebbe visualizzata su un oscilloscopio da cui si può ricavare anche i valori di tensione del picco positivo (circa 350 V) e del picco negativo (circa 0 V). Il riquadro 'Note e Ampiezze' indica sia dei quadratini blu che visualizzano l'ampiezza della fondamentale e delle varie armoniche, sia la nota corrispondente con la sua altezza in hertz (hz) e valore in volt di picco (Vp). Da notare che la nota LA 440 hz chiamata anche 2° armonica è di fatto il LA un'ottava sopra la fondamentale mentre il MI 660 hz, 3° armonica, crea un intervallo di quinta con la 2° armonica o di dodicesima con la nota che stiamo suonando. Se prendete le prime cinque armoniche vi accorgerete che oltre al LA e al MI, la 5° armonica corrisponde ad un DO# con cui completiamo un accordo di LA maggiore. La scala di riferimento per questo riquadro è sempre quella a destra. Il riquadro 'Distorsione Armoniche in %' indica il rapporto in tensione tra l'armonica visualizzata e la fondamentale espresso in percentuale. Maggiore è questo valore e più viene avvertito l'effetto di questa armonica nel suono generale. Per rappresentarle ci sono dei quadratini marroni. La scala di riferimento se ve ne sono più d'una è sempre quella a sinistra. Il riquadro 'Distorsione Armoniche Totale in %' indica il totale di distorsione fino a quella armonica rispetto alla fondamentale espresso in percentuale. Maggiore è questo valore e più viene avvertito l'effetto delle armoniche nel suono generale. Per motivi di spazio e di facilità di lettura potete vedere il valore totale fino alla 10° armonica, tenendo comunque in considerazione che armoniche di ordine superiori hanno in genere minore effetto nel contesto generale. Per rappresentarle ci sono dei quadratini verdi. La scala di riferimento se ve ne sono più d'una è sempre quella a sinistra. |
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Il riquadro 'Forma d'Onda' vi mostra il segnale che si ottiene in uscita quando si applica all'ingresso del componente attivo una sinusoide di una certa ampiezza alla frequenza scelta di 220 hz. Tale segnale è la forma d'onda che ascolteremo poi uscire dal nostro circuito. Visto che mi rendo conto che comunque non è semplice per molti leggere questi dati e tradurli in termini più comprensibili, ho deciso d’aggiungere una tabella espressa in dB che è un’unità di misura più pratica perché usata dai controlli di tono, dagli equalizzatori eccetera visualizzandola in stile analizzatore di spettro. La barra verde è la nostra fondamentale (in questo caso amplificata di ben 53 dB dal triodo), mentre con le barre rosse indichiamo le ottave superiori della fondamentale e quindi armoniche pari che nel nostro caso saranno tutti LA, con le barre azzurre le armoniche dispari e infine con le barre arancioni altre armoniche pari che però sono note diverse da quella che stiamo suonando. |
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DISTORSIONE DI UN SEGNALE SINUSOIDALE Il segnale sinusoidale è il segnale principe quando si tratta di testare un apparato analogico in bassa frequenza come appunto un circuito audio di un amplificatore. Esso è composto solo dalla fondamentale (nel esempio sotto scelta a 220 hz con ampiezza di 1 V picco-picco. In un generatore di segnali commerciale per hobbisti è comunque possibile trovare tracce di armoniche sovrapposte alla fondamentale scelta. Come si può vedere nel grafico sotto la nostra fondamentale è assolutamente pura, priva di armoniche spurie e quindi presenta una distorsione THD uguale allo 0%. |
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Nel prossimo grafico ho rappresentato l’onda sinusoidale come la vedrebbe un analizzatore di spettro e quindi senza la presenza d’alcuna armonica. |
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