altoparlante
Trasduttore elettroacustico (detto anche diffusore sonoro), impiegato per la conversione dell’energia elettrica di correnti elettriche variabili ad audiofrequenza in energia di onde sonore, interessanti una notevole massa d’aria. Gli a. sono schematicamente costituiti da un organo elettromeccanico connesso a un diaframma vibrante (membrana o cono diffusore) che ha il compito di porre in vibrazione l’aria circostante.
La classificazione degli a. può essere fatta in base alla natura dell’organo elettromeccanico. Negli a. magnetodinamici, o a bobina mobile, impropriamente detti elettrodinamici, una bobina collegata al cono diffusore si trova immersa in un campo magnetico uniforme, generato da un magnete; la corrente elettrica, circolando nella bobina, genera forze variabili con la stessa frequenza della corrente, le quali sollecitano il diaframma a vibrare in direzione parallela al suo asse (fig. A). Tale a. è il più diffuso per le qualità di riproduzione sonora, unite alla semplicità costruttiva e al basso costo; è realizzato in diversi tipi a seconda delle particolari caratteristiche tecniche richieste. Negli a. elettrostatici, o a condensatore, usati esclusivamente per la riproduzione dei suoni acuti nei complessi di riproduzione sonora a più a., stante la resa piuttosto bassa per i suoni più gravi, la membrana, di tipo metallico, è una delle armature di un condensatore piano al quale viene applicata la tensione variabile, ricavata dalla corrente elettrica, sovrapposta a una opportuna tensione fissa di polarizzazione; le azioni elettrostatiche fra le armature pongono in vibrazione la membrana. In altri a. è utilizzata l’azione piezoelettrica provocata in un cristallo dalla corrente ( a. piezoelettrici, o a cristallo).
Per ottenere una soddisfacente fedeltà di riproduzione del suono si utilizzano particolari accorgimenti, specialmente per quanto riguarda la costituzione e la forma del cono diffusore nonché la sua corretta esposizione nell’ambiente; in particolare, allo scopo di adattare in maniera ottimale l’impedenza acustica del sistema vibrante a quella dell’aria, per gli a. di grande potenza si può ricorrere come diaframma all’impiego di un piccolo cono rigido metallico contenuto entro un condotto acustico di forma appropriata ( a. a tromba). Per quanto riguarda la corretta esposizione dell’a., è necessario provvedere a eliminare i dannosi fenomeni di interferenza tra le onde sonore frontali e quelle posteriori: l’accorgimento più semplice consiste nel montare l’a. al centro di uno schermo acustico (ingl. baffle) piano che sia di ostacolo alla propagazione nell’ambiente delle onde emesse posteriormente. Risultati migliori si conseguono se lo schermo costituisce la parete di una cassa (cassa acustica), rivestita internamente di materiale acusticamente assorbente, che assorba completamente le onde posteriori. Naturalmente, nel progetto delle casse acustiche le dimensioni, la forma e la natura dei materiali vanno scelte in modo da evitare fenomeni di risonanza, che le renderebbero rimbombanti.
La risposta alle basse frequenze può essere migliorata utilizzando un particolare tipo di cassa acustica (bass reflex; fig. B) che utilizza anche l’energia acustica associata alle onde posteriori, emesse in concordanza di fase con quelle frontali, la cui intensità viene così rinforzata. Ovviamente, la linearità di risposta di un solo a. non può estendersi lungo tutta la gamma delle frequenze udibili per cui, specie negli impianti di riproduzione sonora ad alta fedeltà, l’esigenza di ottenere una fedele resa acustica in un ampio spettro di frequenze (da alcune decine di Hz a oltre 20 kHz) ha generalizzato l’impiego dei sistemi di diffusione costituiti da più a. aventi caratteristiche strutturali diverse tra loro e con eccitazioni indipendenti, montati entro una medesima cassa acustica; tali diffusori, detti comunemente a. multipli o a più vie, sono solitamente duplicati o quadruplicati nell’impianto, al fine di consentire la riproduzione dei segnali in stereofonia o in quadrifonia. L’a. di ogni cassa, caratterizzato da una propria curva di risposta in frequenza, è eccitato solo dai segnali acustici aventi frequenza compresa entro un’assegnata gamma, ottenuta suddividendo le componenti armoniche della corrente elettrica in opportuni intervalli tramite un’apposita rete di filtri di crossover. La costituzione, le dimensioni fisiche e le caratteristiche strutturali di ciascun a. sono singolarmente ottimizzate in funzione della gamma di frequenze che esso deve riprodurre: scegliendo in modo opportuno la disposizione degli a. nella cassa acustica, operazione eseguita mediante simulazione all’elaboratore elettronico e verificata sperimentalmente in camera anecoica, si riesce a ottenere come effetto risultante dei singoli segnali acustici emessi dagli a. un’onda sonora irradiata nello spazio circostante caratterizzata da una banda complessiva molto estesa anche nel campo delle bassissime e delle più elevate frequenze udibili, senza notevoli irregolarità della curva di risposta entro angoli utili di radiazione sufficientemente ampi e con direzionalità che risulta in pratica indipendente dalla frequenza istantanea del segnale riprodotto.
Le caratteristiche tecniche principali di un a. sono: a) la potenza, che è correlata alla massima potenza elettrica della corrente che può essere inviata in esso; b) il rendimento, rapporto tra la potenza acustica emessa dall’a. a una data frequenza e la corrispondente potenza elettrica di eccitazione; c) l’impedenza, misurata convenzionalmente a 4 kHz; è molto piccola per gli a. magnetodinamici (2-16 Ω), molto grande (centinaia di MΩ) per quelli elettrostatici e piezoelettrici; d) la fedeltà di riproduzione, valutata in base alla curva di risposta dell’a. che riporta il livello della potenza sonora emessa in funzione della frequenza della corrente corrispondente; e) la banda passante definita in base alle frequenze di taglio dell’a.: tale banda va da circa 50 a 8000 Hz per un buon a. e almeno da 30 a 15.000 Hz per un a. di alta fedeltà.