Circuiti Parametrici

Esistono 3 tipologie di circuito che definiscono un diverso comportamento del filtro nella fase di amplificazione ed attenuazione, e questo non varia al variare della frequenza se non in particolari circuiti, caratteristica di un qualsiasi filtro parametrico (peaking, semi-parametrico, fully parametrico), quali:

  • Constant Q
  • Proportional Q (Gyrator)
  • Simmetrical Q

Constant Q vs Proportional Q

I più diffusi sono il Constant Q (fig. 1, circuito a 5 bande) ed il Proportional Q chiamato anche Gyrator per via del tipo di circuiteria contro reazionata (fig. 2, circuito singola banda),

Fig. 1

Fig. 2

Il filtro Costante non varia la pendenza del filtro all’aumentare del guadagno o nella corrispettiva attenuazione, ma questa rimane proporzionale e mantenuta costante. Nel filtro Proporzionale invece (primo filtro Parametrico creato) come si vede da figura 3, tanto più il guadagno è basso e tanto più a parità di Q definito la sua curva è ampia e quindi lavora su di un range di frequenze più ampio rispetto a lavorare con guadagni più elevati, in cui la curva tende a diventare sempre più precisa e a banda sempre più stretta. Per cui nel filtro Proporzionale la Bandwidth varia al variare dell’amplificazione o attenuazione, ed è tanto maggiore quando meno si amplifica o attenua. Quindi nel Proporzionale la Q impostata se variabile è un riferimento per variare la campanatura della curva nella forma in cui si trova a quel livello di amplificazione o attenuazione, mentre nel Costante definisce la forma della curva per un qualsiasi livello.

Fig. 3

Il filtro Proporzionale è quello più naturale, la forma naturale che la curva di equalizzazione ha al variare del guadagno, questo genera meno distorsioni rispetto a quello Costante a bassi livelli di guadagno od attenuazione, in quanto che presenta una curva più morbida. Al contrario invece per elevati valori è si più preciso ma genera anche maggiori distorsioni, e questo come visto nel corso di questa trattazione per i filtri parametrici dipende dalla frequenza.

Con il filtro Proporzionale si riesce a lavorare con curve più morbide ma anche più precise ad esempio per eliminare feedback, avendo un Q automaticamente variabile anche nei filtri Semi-Parametrici, quindi senza la possibilità di variare manualmente il Q, e questo può essere un punto a favore. A bassi livelli di guadagno o attenuazione però questo filtro colora più banda rispetto a quella di un filtro Costante, per cui in certi casi può risultare eccessivo.

Il problema principale del filtro Costante è che è un filtro Asimmetrico, quindi il suo comportamento in Boost è differente rispetto al Cut. Questo perchè il circuito si basa sul mantenimento costante del Q che rappresenta come detto il contenimento della Bandwidth sui valori di 0,707 rispetto alla frequenza centrale (con picco a 1), ma in questo caso in relazione al massimo guadagno, per cui poi il circuito va a stabilizzare la curva per guadagni più bassi tale da mantenerla costante. Il problema è che nel Cut il massimo guadagno dell’amplificatore è 0 dB, in cui invece lavorano le resistenze e/o amplificatore invertente. Quindi in attenuazione il circuito non è in grado di riconoscere i valori di attenuazione di 0,707 rispetto alla frequenza centrale, in quanto valori negativi, e lo considera 0 dB, e questo devia la curva di risposta del Q.

Come da esempi comparativi di figura 4, il Constant Q in attenuazione tende a comportarsi come un filtro Proporzionale ma ancora più accentuato sia nella larghezza di banda per bassi valori di guadagno che per la precisione ad elevati guadagni.

Fig. 4

Molto utile lavorare con questo filtro in attenuazione quando si necessità di avere un ampia Bandwidth anche a bassi valori di guadagno mantenendo distorsioni e sfasamenti più bassi rispetto ad utilizzare un qualsiasi altro filtro, ed in caso di elevati valori di Cut è il filtro che lavora più precisamente per ridurre una porzione di banda non desiderata.

Simmetrical Q

Il Simmetrical Q (fig. 5) viene spesso confuso con il Constant Q in quanto molto simile, ma al contrario è un circuito in grado di mantenere la simmetria tra il Boost ed il Cut e per questo è molto più utilizzato rispetto al classico Proportional Q visto prima.

Fig. 5

I filtri Parametrici visti fino ad ora sono tutti riferimenti standard di filtri Analogici, in contesto digitale soprattutto per Plugin Software come vedremo più avanti, le curve di ogni filtro pur avendo in alcuni casi anche caratteristiche di base che emulano quelli Analogici, possono essere completamente personalizzabili nella curva desiderata, che sia in Boost o Cut, meno invece negli equalizzatori digitali integrati in processori e mixer audio, che generalmente offrono un filtro fisso con personalizzazione limitata ad emulare uno di questi 3 filtri appena analizzati.

In definitiva non c’è un filtro migliore dell’altro dal punto di vista dell’utilizzo, in quanto che ognuno ha la sua curvatura in base al guadagno dato, ed in cui nel caso di Q variabile come per i filtri Fully Parametric è possibile modellare la curva a piacimento. Quindi conoscendo questo, utilizzare il filtro con il quale si riesce a raggiungere la curvatura desiderata. Per curvature simili tra i vari filtri, c’è da considerare che il filtro Costante genera più rumore per elevati guadagni rispetto a quello Proporzionale ed in più con piccoli livelli di guadagno se il filtro non è di qualità possono generarsi increspature e Ripple lungo la Bandwidth.

C’è da dire anche che nell’utilizzo di più filtri (fig. 6), soprattutto con frequenze centrali ravvicinate e overlapping tra le bande, i filtri Costanti generano una curvatura più morbida, mentre quelli Proporzionali più scalettata, soprattutto quando li si utilizzano con diversi valori di guadagno, e questo è indice di un maggiore sfasamento e in certi casi anche maggiori distorsioni, ma il Proporzionale lavora comunque in modo più preciso sulla frequenza Centrale/Bandwidth desiderata ad alti valori di guadagno o attenuazione, valori che vedremo meglio più avanti.

Fig. 6

In un contesto reale poi, esistono differenti circuiti per cui si ottengono differenti comportamenti delle curve risultanti.

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