Ciao Paolo!
Il discorso sarebbe parecchio articolato. Cerco di riassumere.
Innanzitutto, il sistema è pensato per essere pubblicato, ad uso e consumo di tutti. Quindi valgono le regole di reperibilità materiali, sicurezza, basso (relativamente) costo.
L'idea è poter fare le misure più semplici sugli oggetti autocostruiti e su altoparlanti. Questi ultimi non "stringono" più di tanto le specifiche, essendo di gran lunga più distorcenti delle elettroniche, ed essendo sempre presente il rumore ambientale, che fa salire di parecchio il fondo del rumore.
Un limite è la scheda audio: meglio di questa non si può fare. Con la mia Terratec Phase 22 a 96Khz e 16bit (con alcuni programmi non aggiornatissimi fa i capricci e non va a 24 bit) posso contare su 48khz di banda e una THD+N inferiore a 0,002%. Non ricordo la IMD...il rumore è molto basso, sono riuscito ad ottenere meglio di -120dB da 20 a 20000. Alle bassissime c'è la naturale risalita, a circa 30khz un picchetto dovuto alla freq di aggiornamento orizzontale del monitor (credo sia superabile) ma mai, da 3hz a 48khz superiamo i -100dB. Ovviamente la scheda va tenuta sullo slot più lontano dalla scheda grafica, purché si abbia un IRQ libero (non condiviso).
Questo il limite oltre il quale non possiamo migliorare, quindi è bene tenerlo presente!
Ora, le richieste sono: poter misurare un amplificatore, diciamo fino a 100Watt. Poter rendere semplice il pre microfonico (esterno) e demandare al JIG la regolazione dei livelli e non al premic, se non la grossolana differenza che c'è fra near filed e far field, diciamo circa 30dB). Poter misurare elettroniche, ovviamente per quello che è possibile, impone l'uso di una impedenza elevata d'ingresso. Per gli altoparlanti non è strettamente necessaria. Qualsiasi cosa dai 30kohm in su va benissimo. Dunque, senza annoiarti con troppi conti, tenendo a mente lo standard di massimo input delle schede non consumer, cioé 3,1Vpk, ovvero 2,2Vrms, ci serve una attenuazione massima di 26dB. Per quella che è la mia esperienza, avendo a che fare con microfoni, non c'è niente che manchi come il guadagno. Buona parte di questo è demandata al premic. Ci limitiamo nel JIG a salire fino a +10 o +20dB.
Ora: non tutte le schede audio hanno un mixer degno di questo nome, e il poter regolare i livelli agendo solo sul JIG , ovvero su un box esterno è una grande comodità. Ho fissato in 10dB gli scatti. Precisamente: -26, -16, -6, +4, +14dB. Con un attenuatore a 5 scatti copriamo le mie esigenze.
Vediamo come implementarle. Agli albori del progetto, avevo uno schema di un oggetto tutto automatico (con autorange) il che implicava uno schema a blocchi, da input a output: partitore 0\-20dB stadio attivo 0\+20dB; altro attenuatore 0\-10dB; buffer di uscita provvisto di protezioni a +\- 3Vpk. Tracce di questa idea iniziale sono rimaste, ecco spiegato lo schema incasinato dell'input
Con 3 relè e le varie combinazioni si riesce a fare tutto. La parte tosta era la logica di controllo dei relè, che ho pure disegnato. Ma con i miei rudimenti, veniva una cosa troppo complicata, e che probabilmente non sarei stato capace di gestire. Un rapidissimo calcolo del costo poi mi ha fatto abbandonare velocissimamente l'idea. Veramente, sin dall'inizio sapevo che il limite di questa configurazione era il costo, ma ho voluto provarci lo stesso... Tra l'altro un sistema siffatto prevede sempre di ripetere le misure: una volta per far sì che il sistema setti i livelli, la seconda volta per effettuare la misura vera e propria. Per capirci, il funzionamento dell'autorange era latchato, se veniva rilevato un picco più elevato, l'attenuazione scattava a salire e non scendeva più. Un tastino di reset a fine misura azzerava il sistema predisponendolo a nuova misura.
Ho semplificato il sistema, prevedendo un commutatore manuale, decurtando di brutto la parte logica e concentrandomi sul percorso del segnale. Lo schema a blocchi è grosso modo rimasto. Sarebbe semplificabile ulteriormente, ma sai, quando arrivi a disegnare uno schema e soprattutto una PCB che funziona anche alla meno peggio, ripartire da zero...
Quindi, via i relè, ne è rimasto uno solo per l'attenuatore d'ingresso. Notare che in principio la protezione dell'ingresso era con due 1N4007 collegati ai rami positivo e negativo di alimentazione (alim duale), come in effetti si vede un pò dappertutto. La pigrizia e le modifiche hanno voluto sulla PCB l'alimentazione molto più lontana dal segnale, ed era più comodo usare gli zener fra segnale e massa. Non l'avessi mai fatto!
E quindi eccoci alla configurazione attuale: grossolanamente partitore in ingresso 0\-20dB, stadio attivo 0\+4\+14dB, attenuatore 0\-6dB, buffer di uscita con protezioni. Combinando le cose si ha -26, -16, -6, +4, +14dB. Il sistema può essere ancora utilmente semplificato, non c'è alcuna ragione per avere dallo stadio attivo sia guadagno 0 che +4, anzi si potrebbe anche addirittura fissare (cioé non farlo selezionabile) a +14dB, ma stando attenti al rumore. Anche il secondo partitore, quello 0\-6dB non ha quasi ragione di esistere.
All'atto pratico però non l'ho cambiato: le prestazioni sono più che soddisfacenti. La sola cosa perfettibile è la THD, nel migliore dei casi è 0,006% per circa, mi sembra, 85dB di dinamica. Onde, mi sono fermato.
L'unica vera ragione per semplificare lo schema è un fatto di costo e di possibili migliori prestazioni. Anche se non mi aspetto più di tanto.
Ho fatto un riassunto, (ma la sintesi non è il mio forte...) che copre i fine settimana di un lasso temporale di almeno 3 anni, praticamente da quando muovevo i primi passi con gli operazionali. Ovviamente ci sono stati lunghi periodi in cui il progetto prendeva polvere. Ho fatto praticamente tutto da solo, devo ringraziare 3 o 4 persone per i loro consigli, ed un amico, Claudio, che mi è stato sempre a spingere. Solo una volta ho visto come incidere le PCB. da solo ho imparato la differenza fra un latch ed un flip flop. Da poco tempo a questa parte ho ripreso il progetto, un pò raffazzonadolo alla bell' è meglio. Ma probabilmente, visti i risultati merita di più. Solo che ho palesato evidenti limiti, diciamo soprattutto di carattere gestionale (e infatti la mia parte forte, anche da napoletano quasi DOC è la fantasia). E ho chiesto aiuto. Vogliamo mica campare di orgoglio?
Perdona il sermone
Alla prossima,
Valerio
Vuol dire che ti chiederò lumi qundo avrò qualche problema sugli altoparlanti che tu magari conosci meglio di me !