Teoria elettrostatica (ESL)

Perché preoccuparsi? Alcune persone (e la maggior parte dei produttori di diffusori) si chiedono perché qualcuno produca altoparlanti elettrostatici quando quelli convenzionali sono molto più facili da progettare e costruire. Sarebbe una domanda sciocca se i comuni altoparlanti dinamici funzionassero tutti male, ma non è così. Per le applicazioni la tecnologia elettrostatica corrente non può gestire bene (subwoofer, per fare un esempio estremo), anche noi impieghiamo altri approcci. Coni e cupole hanno ancora il loro posto.

Ovunque sia possibile, tuttavia, andiamo elettrostatici. È una razza speciale di altoparlanti, capace di una riproduzione straordinaria e irresistibilmente realistica. In alcuni aspetti cruciali, i buoni diffusori elettrostatici sono meglio di qualsiasi altra cosa disponibile. Ascolta gli elettrostati MartinLogan, installati correttamente in un buon ambiente, e la differenza sarà immediatamente evidente - nessuna spiegazione richiesta.

Ma per coloro che vorrebbero capire oltre all'esperienza, ecco la storia di fondo. Come funzionano gli altoparlanti elettrostatici e quali sono i vantaggi? Altrettanto importanti, quali sono i problemi e cosa ha fatto MartinLogan per superarli? Allora saprai perché abbiamo avuto un così grande successo con questi meravigliosi oratori, mentre quasi nessun altro ci prova.

Come funzionano gli altoparlanti elettrostatici

Un trasduttore elettrostatico ha tre componenti di base - statori, diaframma e longheroni (distanziatori) - assemblati come sandwich. Il diaframma è un film di plastica ultraleggero, impregnato di un materiale elettricamente conduttivo e teso tra i due statori, che sono lamiere di acciaio perforate rivestite con un isolante. Quando l'altoparlante è in funzione, il diaframma viene caricato a una tensione positiva fissa da un alimentatore ad alta tensione, creando intorno a sé un forte campo elettrostatico. (Se sei stato sconcertante sul motivo per cui i diffusori elettrostatici hanno cavi di alimentazione, c'è una ragione).

Gli statori, nel frattempo, sono collegati all'amplificatore del sistema audio tramite un trasformatore step-up. Converte l'uscita dell'amplificatore in una coppia di segnali ad alta tensione di uguale forza ma con polarità opposta. Quindi, man mano che l'addebito su uno statore diventa sempre più positivo, l'addebito sull'altro diventa più negativo esattamente della stessa quantità. Poiché le cariche simili si respingono e le cariche opposte si attraggono, la carica positiva del diaframma la costringerà a spostarsi in avanti o all'indietro a seconda delle cariche dello statore. Ad esempio, quando la carica dello statore anteriore è negativa e lo statore posteriore è positivo, il diaframma verrà tirato dalla parte anteriore e spinto dalla parte posteriore e quindi si muoverà in avanti. Più forti sono le cariche sugli statori, maggiore è lo spostamento del diaframma. In questo modo un trasduttore elettrostatico trasforma un segnale audio elettrico in un movimento del diaframma per produrre onde sonore nella stanza.

Per aiutare a irrigidire il pannello (è molto importante che solo il diaframma si muova) e per evitare che il diaframma si avvicini troppo a uno statore, le strisce non conduttive chiamate longheroni sono poste in larghezza a intervalli lungo la lunghezza di ogni statore.

Vantaggi elettrostatici ...

I driver in un diffusore convenzionale hanno diaframmi collegati a bobine di filo, chiamate bobine vocali. La corrente proveniente da un amplificatore scorre attraverso queste bobine, creando un campo elettromagnetico fluttuante che interagisce con il campo di un magnete permanente fisso per provocare il movimento del diaframma, e quindi il suono. La bobina mobile si attacca alla periferia di una cupola o all'apice di un cono, il che significa che solo una piccola porzione del diaframma viene effettivamente guidata; il resto deve seguire. Se il diaframma non è perfettamente rigido, tenderà a flettersi e risuonare ad alcune frequenze, causando distorsione e risposta irregolare. Tuttavia, i diaframmi dei tweeter, in particolare, devono essere leggeri per consentire un'adeguata efficienza e un'estensione ad alta frequenza. Riunire entrambi questi requisiti teorici contemporaneamente è quasi impossibile con materiali reali.

Un diaframma elettrostatico, d'altra parte, è guidato uniformemente su tutta la sua superficie, quindi non ha bisogno di essere rigido affatto - può essere reso il più leggero possibile. (Il diaframma di un elettrostatico MartinLogan è in realtà più leggero dell'aria che si muove.) Questo, insieme alla modalità di funzionamento push-pull a cancellazione di distorsione del trasduttore, consente al diaframma di tracciare con precisione assoluta anche i dettagli sonori più delicati. Significa anche che il trasduttore può operare su una gamma di frequenze eccezionalmente ampia senza dover passare a un altro driver. L'interferenza acustica tra i driver e lo sfasamento introdotto dai filtri crossover causano irregolarità di risposta alla frequenza che sono particolarmente dirompenti nella gamma media o inferiore, proprio dove i crossover si trovano tipicamente negli altoparlanti convenzionali.

Dispersione controllata. Un altro attributo chiave di un altoparlante elettrostatico è il suo pattern di radiazione naturalmente dipolare. Un vero trasduttore dipolo irradia con uguale intensità dalla parte anteriore e posteriore del suo diaframma, ma le uscite sono in fase opposta. Di conseguenza, le onde sonore che si propagano verso i lati si incontrano sul bordo del diffusore e si annullano. Quella e le dimensioni relativamente grandi di un tipico pannello elettrostatico fanno sì che l'uscita ai lati sia molto bassa rispetto a quella di un diffusore convenzionale, il che a sua volta riduce al minimo i riflessi delle pareti laterali che tendono a confondere i dettagli sonori e l'immagine stereo. Mentre la riduzione dell'output ai lati contribuisce alla sorprendente chiarezza per cui gli elettrostati sono riveriti, l'energia riflessa dalla parete dietro l'altoparlante si apre e approfondisce il suono.

... e sfide

Allora, perché il mondo si è voltato? Perché non tutte le compagnie di altoparlanti producono elettrostatica? Considera questo elenco di problemi che un designer di diffusori elettrostatici deve affrontare:

Dinamica. La realizzazione di un trasduttore elettrostatico con l'efficienza e la capacità di uscita dati per scontati nei driver elettromagnetici convenzionali richiede campi elettrostatici molto intensi. Ciò significa caricare gli statori e il diaframma ben distanziati a migliaia di volt. Gli elementi più vicini contrapposti sono portati l'uno all'altro e più forti sono le cariche su di essi, maggiore è la probabilità di una scarica elettrica pirotecnica. Tale arco tra diaframma e statore può danneggiare seriamente sia l'altoparlante che l'amplificatore che lo guida. Sfortunatamente, il diaframma si avvicina di più a uno statore esattamente nel momento in cui la differenza di carica tra loro (e tra i due statori stessi) è maggiore - quando un segnale forte raggiunge il suo picco!

Basso. Alle basse frequenze, quando le lunghezze d'onda diventano grandi rispetto alla larghezza del pannello, i segnali sfasati dai lati opposti del diaframma tendono a avvolgersi e si annullano a vicenda. Così come tutti i veri diffusori a dipolo (da non confondere con i surround quasi-dipolari con driver convenzionali), gli elettrostatici sono soggetti a bassi deboli. Aumentare le dimensioni del pannello aiuta con questo, così come con il problema dell'output / efficienza discusso sopra, ma c'è un limite pratico.

Dispersione tripla. L'altro lato della moneta della dimensione del pannello: quando un suono ha una lunghezza d'onda piccola rispetto alle dimensioni del diaframma dell'altoparlante che lo riproduce, tende a irradiare su un angolo stretto piuttosto che disperdersi ampiamente nella stanza. Tale "irradiazione" ad alta frequenza produce un punto dolce molto piccolo in cui l'ascoltatore può sedersi e sentire il giusto bilanciamento tonale e spesso una qualità del suono asciutta e sterile. Dal momento che ogni altra considerazione spinge l'elettrostatica nella direzione di pannelli più grandi, i raggi alti rappresentano una seria preoccupazione.

Eh, forse dovremmo solo mettere alcuni coni e cupole in una scatola e chiamarla un giorno.

Trionfo della tecnologia

Beh, no, non l'abbiamo mai fatto, e non inizieremo adesso, perché gli altoparlanti elettrostatici MartinLogan non soffrono dei problemi descritti sopra. Non perché siamo maghi, ma perché ci preoccupiamo abbastanza delle qualità che rendono speciali gli altoparlanti elettrostatici per lavorare davvero duramente nel superare i vari ostacoli. Stiamo andando a colpire i punti più alti qui; maggiori dettagli sono disponibili nelle singole descrizioni dei prodotti.

Rivestimenti high-tech e statori MicroPerf. Grazie ai sofisticati rivestimenti a diaframma e all'isolamento avanzato dello statore aerospaziale, i pannelli MartinLogan possono supportare cariche eccezionalmente forti senza arco. Inoltre, gli statori MicroPerf dei nostri nuovi trasduttori XStat aumentano in modo significativo l'area del diaframma esposto (senza compromettere la rigidità dello statore), consentendo loro di fornire la dinamica e l'estensione a bassa frequenza dei pannelli tradizionali il doppio della loro dimensione.

Design ibrido. Sebbene le nostre tecnologie panel consentano loro di operare a frequenze più basse di qualsiasi altro oltre a un elettrostatico tradizionale estremamente grande, non possono riprodurre bassi profondi con la stessa efficacia di un diffusore convenzionale di dimensioni simili. La nostra soluzione è riprodurre le frequenze più basse con un woofer dinamico di altissima qualità. Questa è sempre stata una proposta delicata, dato che le tecnologie dei trasduttori e i modelli di radiazione per i due elementi di un diffusore elettrostatico ibrido sono così diversi. (Un woofer dinamico irradia omnidirezionale, mentre un pannello elettrostatico, essendo un dipolo, irradia in un modello approssimativamente a figura 8). Inoltre, altre aziende che hanno realizzato tali ibridi hanno spesso esibito qualcosa di un complesso di Napoleone, enfatizzando eccessivamente l'output dal woofer in uno sforzo apparente per dimostrare la virilità dell'altoparlante. Il risultato di questa strategia sbagliata è invariabilmente spessa, un basso turgido che oscura i dettagli di gamma media, cancellando in tal modo uno dei motivi principali per la costruzione di un altoparlante elettrostatico per cominciare. Noi non lo facciamo. Invece, i nostri diffusori incorporano woofer estremamente performanti, incrociati sui pannelli elettrostatici tramite reti accuratamente calibrate e calcolate con precisione, realizzate con componenti di alta qualità. Le basse frequenze di crossover, i crossover ottimizzati per fase e ampiezza e i woofer criticamente attenuati assicurano una transizione perfetta tra i due tipi di driver, offrendo altoparlanti che offrono davvero il meglio dei due mondi.

Pannelli di origine linea curvilinea. I pannelli elettrostatici CLS di MartinLogan rappresentano un'elegante soluzione al problema di ottenere la gamma preferita di dispersione orizzontale da un driver che dispone di un'ampia superficie del diaframma. La nostra tecnica proprietaria di incollaggio sottovuoto, adesivi aerospaziali e metodi costruttivi difficili da sviluppare ci consentono di realizzare pannelli con una curvatura orizzontale ottimale, senza tuttavia compromettere le prestazioni, la qualità del suono o l'integrità strutturale. Allo stesso tempo, i pannelli CLS mantengono una dispersione verticale relativamente limitata, che minimizza i riflessi sul pavimento e sul soffitto. E lo fanno in modo naturale, senza ricorrere a trucchi come gli array multi-driver o le trombe, che creano altri problemi.

Non affermiamo che i diffusori MartinLogan siano perfetti - solo che sono più vicini alla perfezione di qualsiasi altro che sia mai stato fatto. E lavoriamo costantemente per renderli migliori. La prova dell'ingegneria è nell'ascolto. Ti incoraggiamo a fare audizioni sul nostro lavoro; crediamo che troverai un'esperienza speciale e gratificante.