D.I. Box – II

Ricordo che ogni esempio fatto e consiglio dato è riferito a D.I.Box aventi la medesima qualità, mentre come sappiamo in un contesto reale ci sono D.I.Box Passive meglio di quelle Attive e viceversa indipendentemente dall’utilizzo che ne viene fatto.

D.I. Box Passive

Le D.I. Box Passive possono presentarsi come semplici trasformatori a presa centrale ( per il bilanciamento del segnale sbilanciato ) il cui rapporto di trasformazione è di 1 : 1 ( fig. 1 ) per cui non attenua il livello di segnale al suo ingresso ma ha il solo e semplice scopo di bilanciare un segnale sbilanciato ed eliminarne eventuali interferenze e rumori presenti lungo la linea e per questo spesso chiamato Adapter ( adattatore ).

fig. 1 2016-01-16_12-45-01.png

Questo tipo di D.I. Box viene utilizzato generalmente per inviare segnali di linea sbilanciati su Jack ad ingressi di linea bilanciati su xlr, in quanto non adatta il livello di tensione ed impedenza.

E’ importante però che per ottimizzare il trasferimento di carico, l’impedenza del segnale di uscita dallo strumento sia almeno dalle 6 alle 10 volte inferiore a quella dell’ingresso di questo tipo di D.I. Box Passiva. Questi adattatori hanno un impedenza che generalmente va dai 200 Ω ai 600 Ω dipendente anche dalla frequenza che si va a considerare per cui per frequenze basse generalmente si hanno impedenze più basse e per frequenze alte impedenze più alte. Da questi valori di impedenza si capisce come invece non siano molto adatte per la bilanciatura di segnali sbilanciati a livello strumentale o microfonico ( uscita di basso elettrico passivo, chitarra elettrica, microfono dinamico o condensatore ), in cui si parla di KOhm e centinaia di Ohm.

n.b. Una bassa impedenza di ingresso determina un suono più scuro ed armonico, una alta impedenza di ingresso determina un suono più chiaro e presente, se troppo alta si verificano maggiori attenuazioni e per questo è buona norma avere un più pulito e dinamico pre-amplificatore microfonico a cui collegare l’uscita di segnale dalla DI Box, per poter amplificare a dovere il livello di segnale abbassato dal rapporto di trasformazione che adegua il segnale di linea a quello microfonico, soprattutto se l’impedenza di ingresso della DI Box è molto elevata e quindi il segnale di uscita molto basso.

L’altra tipologia di D.I. Box passive sono quelle con trasformatore a presa centrale con rapporto di trasformazione di x : 1 ( fig. 2 ), le quali hanno lo scopo oltre che di eliminare interferenze lungo la linea anche di adattare l’impedenza e tensione tra due dispositivi I/O. Queste D.I. Box sono adatte ad esempio per collegare segnali di linea sbilanciati ad ingressi microfonici bilanciati, ed in alcuni casi segnali strumentali e microfonici ad ingressi microfonici, oltre che utili a ridurre eventuali interferenze e rumori di fondo.

fig. 2 JDI-xlarge

La D.I. Box passiva è lo strumento ideale per bilanciare segnali di linea sbilanciati ( 0,775 V o 1,223 V ) da inviare ad ingressi microfonici bilanciati su XLR.

La D.I. Box Passiva è composta essenzialmente dal trasformatore a presa centrale che determina tutti i parametri qualitativi del segnale, per cui è importante che il trasformatore utilizzato sia di massima qualità, in quanto i principali difetti di un trasformatore sono l’introduzione di rumori di fondo ( quindi un basso valore di dinamica ), alterazioni della risposta in frequenza e fase del segnale. Di buono invece hanno il fatto di consentire un ottimo bilanciamento del segnale, trasferire le più alte variazioni di dinamica, possibilità di collegare diversi trasformatori ( anche D.I.Box ) in serie senza l’introduzione di rumori dovuti alle incompatibilità di impedenza tra i dispositivi, se non il rumore prodotto dal trasformatore stesso.

Trasformatori di qualità hanno di contro il fatto di essere molto costosi, non chè si usurano in più breve tempo rispetto agli amplificatori.

Anche per questo tipo di D.I. Box è importante che l’impedenza di ingresso sia almeno 6 – 10 volte l’impedenza di uscita dello strumento dal quale si preleva il segnale.

Di seguito un ipotetico circuito di D.I. Box Passiva ( fig. 3 ).

fig. 3 passive

Alcune caratteristiche che devono avere D.I. Box Passive di qualità:

Impedenza:

L’impedenza di ingresso delle D.I. Box Passive di ottima qualità varia generalmente da 100 a 150 KOhm a volte anche più, ed è una corretta impedenza per prelevare segnali di linea ( se fosse troppo alta porrebbe troppa resistenza sul circuito ed una maggiore dissipazione del segnale in calore con perdita di dinamica, frequenza, ecc.. ).

N.b. Attenzione al PAD in quanto essendo anch’esso una resistenza ed essendo posizionato prima del trasformatore per attenuare il livello di segnale prima che questo porti in distorsione il circuito di ingresso, questa resistenza generalmente 10 – 20 KOhm sará quindi quella vista dal circuito di uscita del dispositivo collegato all’ingresso della D.I. box, variandone i parametri di trasferimento del carico di segnale, generalmente introducendo più armoniche di distorsione, per questo è sempre bene non utilizzare il pad ma valutare se non fa troppo rumore di abbassare il livello di segnale dallo strumento stesso collegato alla D.I.Box.

L’impedenza di uscita ha generalmente valori da 150 Ω a 600 Ω e anche meno, impedenze adatte a collegare l’output della D.I. Box con le più comuni impedenze di ingresso dei pre-amplificatori microfonici ( che ha loro volta devono avere un impedenza di ingresso di almeno 6 – 10 volte quelle dell’uscita della D.I. Box ).

N.b. Anche in questo caso più l’impedenza di uscita é bassa rispetto all’impedenza del circuito di ingresso è meglio sará, potendo percorrere anche maggiori distanze con minime interferenze (es. 100 m per 150 Ohm).

Rapporto di Trasformazione:

I rapporti di trasformazione delle D.I. Box Passive sono da 10: 1 e più ( generalmente tanto più alta è l’impedenza di ingresso e tanto maggiore è il rapporto di trasformazione ).

Risposta in frequenza:

La risposta in frequenza di D.I. Box Passive di qualità è circa 1 – 2 dB e meno di variazione nella banda da 20 Hz a 20 Khz.

Dinamica:

Un ottima D.I. Box Passiva deve avere una dinamica minima di almeno 110 – 115 dB RMS.

n.b. Sarà poi necessario avere anche un pre-amplificatore, mixer, finale di potenza che consenta di prelevare ed offrire all’uscita una pari dinamica, per poter consentire al flusso di segnale di continuare il suo percorso fino allo stadio di diffusione senza ottenere compressioni ed un vano utilizzo di D.I. Box Passive con cosi elevata dinamica.

Max. Input:

Più la D.I. Box sopporterà un picco di segnale elevato e tanto più di qualità sarà, generalmente un’ottima D.I. Box Passiva deve avere un valore di Max. Input da + 10 dBu in su. In media le D.I. Box Passive consentono di accettare valori di tensione maggiori rispetto alle D.I. Box Attive, in quanto il trasformatore consente di accumulare più energia prima di generare valori di distorsione rispetto all’amplificatore.

THD:

Il valore delle distorsioni in banda udibile ( 20 Hz – 20 Khz ) deve essere inferiore allo 0,05 % fino ai più alti valori del segnale di ingresso.

Fase:

E’ importante che la fase nella banda audio da 20 Hz a 20 Khz non ecceda i 10 ° di variazione in alta frequenza ed 1 ° di variazione in bassa frequenza.

D.I. Box Attive

La D.I. Box Attiva ( fig. 4 ) presenta un circuito di bilanciamento del segnale ed adattamento dell’impedenza utilizzando non più trasformatori ma amplificatori BJT o FET di classe A ( alcuni produttori realizzano anche un mix tra sistema attivo e trasformatore, generalmente l’attivo per il bilanciamento ed adattamento impedenza di uscita, trasformatore per ottenere un’elevata impedenza di ingresso, adatta agli scopi che andremo a vedere ), che consentono di ottenere una linearità della risposta in frequenza migliore e meno distorsione e rumori di fondo rispetto a quella dei trasformatori. Il principale difetto delle D.I. Box Attive è la limitata dinamica per cui è necessario l’utilizzo di amplificatori di qualità ( costosi ) per raggiungere i livelli dinamici dei trasformatori.

fig. 4 7739136_800

Oltre a questo c’è da dire che amplificatori collegati in serie tendono a creare correnti indotte lungo il circuito e ad aumentare i livelli di distorsione e rumore di fondo, per questo le D.I. Box attive non sono molto adatte per il prelievo di segnali a livello di linea ma solo per quelli strumentali ( basso elettrico, chitarra elettrica ) in quanto gli strumenti dal quale esce segnale a livello di linea presentano sempre un pre-amplificatore, che sommato a quello della D.I. Box genererebbe ulteriore rumore di fondo ed instabilità della risposta.

La bilanciatura del segnale è quella Servobilanciata.

Come abbiamo visto è necessario inviare l’alimentazione Phantom a + 48V o in alcuni casi anche altri valori ( o anche tramite pila da 9 V ) per alimentare gli amplificatori facenti parte della servobilanciatura e far funzionare la D.I. Box attiva.

Altri modelli prevedono anche l’utilizzo di un eventuale alimentatore esterno, generalmente 9 Vdc ( fig. 5 ).

fig. 5 2017-02-12_14-07-14

Le D.I. Box attive non sono adatte per la riduzione di eventuali rumori di fondo, in quanto presentano circuiti amplificatori. A volte potrebbe essere proprio il circuito della D.I. Box a creare rumore ( utilizzare quindi sempre D.I. Box passive per eliminare o ridurre eventuali disturbi ).

Di seguito un ipotetico circuito di D.I. Box attiva ( fig. 6 ) ( da Radial Engineering Ltd ).

fig. 6 2016-01-18_19-16-43

D.I. Box attive su rack ( multi D.I. ) ( fig. 7 ) hanno sia la possibilità di prelevare la Phantom Power a + 48 V tramite il cavo XLR ( non tutte ) ma anche di poter essere collegate ad una alimentazione esterna di rete e gestire il segnale attraverso questa linea ( in questo caso meglio utilizzare l’alimentazione esterna ) ( tutte ).

fig. 7 DI4000

Il Ground o Earth Lift per distaccare la massa dal circuito bilanciato di uscita può non essere sufficiente per eliminare eventuali disturbi, in quanto nelle servobilanciature anche il circuito amplificatore ha una sua massa che carica disturbi ed interferenze e la quale non può essere distaccata. Per cui in caso di ronze è sempre meglio interporre una D.I. Box passiva.

n.b. Alcune D.I. Box attive presentano comunque un piccolo trasformatore nel circuito di uscita che ha il principale compito di regolare l’impedenza del circuito di uscita ed eliminare eventuali interferenze.

Alcune caratteristiche che devono avere D.I. Box Attive di qualità:

Impedenza:

Le D.I. Box Attive come visto sono più adatte per il prelievo di segnale strumentale e microfonico e per questo hanno bisogno di un elevata impedenza di ingresso ( almeno da 6 alle 10 volte più alta di quella del dispositivo da cui il segnale esce ).

L’impedenza di ingresso generalmente utilizzata nelle D.I. Box Attive va da 200 KΩ a 2 MΩ.

In uscita abbiamo sempre un’impedenza standard che va come per le D.I. Box Passive da da 40 Ω a 600 Ω.

Rapporto di Trasformazione:

Essendo il circuito servobilanciato e quindi non utilizzando trasformatore, il rapporto di trasformazione non esiste, ma l’adattamento di impedenza attraverso una bilanciatura attiva porta un circuito con rapporti di segnale più o meno alla pari di quello delle D.I. Box Passive 10 : 1.

Risposta in frequenza:

Anche per le D.I. Box Attive la risposta in frequenza deve essere di circa 1 – 2 dB e meno di variazione nella banda da 20 Hz a 20 Khz.

Dinamica:

Le D.I. Box Attive consentono generalmente di avere dinamiche inferiori a quelli delle D.I. Box Passive, intorno ai 100 – 105 dB RMS.

Max. Input:

Anche per questo parametro come per le D.I. Box Passive quelle Attive devono avere almeno + 10 dBu di segnale sopportabile prima di generare distorsioni oltre il limite consentito.

THD:

Il valore delle distorsioni in banda udibile ( 20 Hz – 20 Khz ) deve essere inferiore o pari allo 0,005 % fino ai più alti valori del segnale di ingresso.

Fase:

E’ importante anche per le D.I. Box Attive che la fase nella banda audio da 20 Hz a 20 Khz non ecceda i 10 ° di variazione in alta frequenza ed 1 ° di variazione in bassa frequenza.

Reamp

Alcuni dispositivi simili alle D.I. Box per lo stile del cablaggio, costruzione e dimensioni ma con funzionalità diverse sono i Reamp.

Il Reamp è un dispositivo che serve per il prelievo di un segnale bilanciato generalmente a livello di linea e consentire alla sua uscita un segnale sbilanciato a livello microfonico o strumentale da inviare ad esempio ad amplificatori da chitarra e basso.

Anche i Reamp possono essere Passivi ( fig. 8 ) e Attivi ( fig. 9 ).

fig. 8 xamp-panels-lrg2

fig. 9 jcr-panels-lrg

Generalmente viene utilizzato per prelevare un segnale registrato ( esempio il suono della chitarra elettrica puro non amplificato, o una chitarra campionata ) ( se a livello di linea utilizzare Reamp passivi, se a livello microfonico, consumer o strumentale utilizzare Reamp attivi ).

Questo segnale viene poi prelevato all’uscita ed inviato ad uno o più amplificatori ( esempio da chitarra elettrica ) cosi da avere il suono puro registrato o campionato con il timbro dell’amplificatore ( da qui Reamp ), in modo da poter eseguire riprese microfoniche a piacimento senza che debba essere presente il musicista o che questo provi lo stesso suono su più amplificatori per sentire quale può suonare meglio.

Avendo un segnale puro già pre-registrato è possibile in qualsiasi momento inviare il suono ad un qualsiasi amplificatore ed effettuare registrazioni anche senza la presenza del musicista od in parallelo per avere diversi suoni contemporaneamente.

Di seguito un esempio ( da Radial Engineering Ltd ) ( fig. 10 )

fig. 10 2016-01-19_12-16-48.jpg

Il segnale puro di una chitarra elettrica registrata viene inviato a diversi amplificatori per avere diversi timbri di riferimento.

Il Reamp può essere utilizzato in generale per il prelievo di segnali bilanciati di linea e il collegamento di questo segnale ad ingressi sbilanciati a livello microfonico o strumentale.

Ingresso

L’ingresso è sempre un XLR Bilanciato e se è un Reamp Attivo è necessario inviare la Phantom di alimentazione, alcuni Reamp hanno una propria alimentazione esterna.

Spesso si trova anche il Lift per sollevare la massa in caso di disturbi ed un pulsante per l’inversione di fase.

Uscita

All’uscita abbiamo sempre uno o più Jack TS sbilanciati da cui è possibile prelevare il segnale da inviare a fonti esterne come amplificatori da chitarra elettrica e basso elettrico.

Si può trovare anche un pulsante di Mute per mutare il segnale del Reamp ad esempio per alternare suoni di diversi Reamp lasciando accesi solo quelli di riferimento.

Si possono trovare diversi filtri di equalizzazione cosi da inviare all’amplificatore la sola banda di frequenze utile.

Generalmente c’è anche la presenza di un pre-amplificatore ( sia per i reamp passivi che attivi ) con lo scopo di regolare l’intensità di segnale da inviare all’uscita ( come quello di una chitarra elettrica o basso elettrico per il controllo del volume ).

Altro su D.I. Box:

D.I. Box – I ( Caratteristiche D.I. Box )

D.I. Box – III ( Differenze oggettive tra D.I. Box Passive e Attive, Esempi di applicazione, Altre tipologie di D.I. Box )

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