VOX NIGHT TRAIN 50 CON EL34 CONNESSE A TRIODO - TRIODE CONNECTION

In questo post vi racconto del mio “incontro ravvicinato” con un esemplare di VOX NIGHT TRAIN 

 50.




Link at the video demo on YouTube:  https://www.youtube.com/watch?v=Es0gvzcOIs8 

Non trovando lo schema elettrico in rete, ho dovuto procedere allo smontaggio dell’amplificatore e allo studio diretto delle PCB per ricavarmi se non tutto, almeno la parte dello schema elettrico di mio diretto interesse.

Quindi questa volta non saprei dire se lo stadio pilota-sfasatore sia un “long tail” oppure del tipo a carico ripartito (soluzione che ho già visto adottata dalla VOX), come non sono del tutto sicuro del fatto che il circuito sia dotato o meno di controreazione ad anello (NFB). Il fatto che famosi modelli della VOX (come l’AC15 e l’AC30) non siano dotati della NFB e di aver constatato che i terminali del trasformatore di uscita (da qui in avanti TU) sono collegati esclusivamente alle uscite altoparlanti (l’anello della NFB, quando c’è, solitamente aggancia proprio l’uscita del TU) mi lascia supporre che il NIGHT TRAIN 50 non abbia la NFB.

La PCB è molto densamente popolata e a doppia faccia, fatto che sembra spiegare la difficoltà di “decifrarlo” e quindi di reperire lo schema elettrico in rete. Neanche per me valeva la pena di perdere il tempo necessario a ricavarmi lo schema completo, sia perché è mia abitudine concludere i lavori commissionati nel più breve tempo possibile, sia perché sono innanzitutto un progettista e costruttore che fa affidamento a circuitazioni comunque piuttosto diverse da quelle commerciali (e diretti derivati) e anche perché l’attività stessa di riparatore ed elaboratore di prodotti altrui la considero comunque “collaterale” e, per quanto divertente, non so fino a quando avrò tempo da dedicarvi.

Il racconto di questa esperienza potrebbe rendere alcuni possessori di questa testata in grado di provvedere personalmente alla manutenzione ordinaria e perché no, anche alle modifiche, a patto di possedere almeno un minimo di esperienza, un multimetro almeno decente, un saldatore a stagno, pure, da saper usare in modo almeno decente e di PRESTARE PARTICOLARE ATTENZIONE AL FATTO CHE QUESTO AMPLIFICATORE E’ DOTATO DI CIRCUITI CHE LAVORANO A TENSIONI DI QUASI 500V E QUINDI POTENZIALMENTE LETALI! Uomo avvisato…

Inoltre, la Night Train 50 mi è sembrata, particolarmente, il “tipo giusto” che si prestasse all’implementazione della connessione a triodo delle EL34, e i risultati sonici sembrano proprio avermi dato ragione, ancora una volta (l’ho già esperita con successo anche su Fender Hot Rod De Luxe e Soldano SLO CLONE 100). Questa elaborazione la consiglio a chi desidera un suono più coinvolgente ed accattivante, o, in alternativa, meno finto e costipato del solito, sapendo di non necessitare di tutta la potenza che la testata è in grado di erogare se lasciata nella originale configurazione a pentodo.

Fatta la doverosa introduzione, passo a descrivere la “avventura” vissuta con questa testata.

Nelle foto allegate troverete i riscontri visivi alla descrizione che state per leggere.

  

R93 ed R94 sono due resistori da 1Kohm/5W in cassa ceramica e hanno la funzione di grid stoppers per le G2 (griglie schermo) delle EL34. R93 è quello collegato alla EL34 destra (quella più vicina al trasformatore di alimentazione, il più grosso tra i due da qui in poi solo TA), mentre R93 è quello collegato alla EL34 sinistra (quella dalla parte del trasformatore di uscita, o TU, il più piccolo dei due).

Questi due resistori sono collegati alle griglie schermo (G2, corrispondenti ai piedini n°4 dei rispettivi zoccoli portavalvola) delle EL34, da una parte, mentre dalla parte opposta sono entrambi collegati, insieme, all'alimentatore ad alta tensione (configurazione a pentodo puro, più potente ma affetta da maggiori distorsioni e altri problemi). Per ottenere la configurazione a triodo delle EL34, come ho fatto anche io, bisogna collegare le G2 ai rispettivi anodi, invece che all’alimentatore anodico. Dunque si devono lasciare i resistori, certamente, collegati ai rispettivi piedini n°4 (le piste su PCB sono corte e quindi i collegamenti si vedono subito), mentre il reoforo opposto, sia di R93 che di R94, va dissaldato dalla PCB e sollevato da questa, insieme al resistore stesso, di alcuni millimetri.

La parte dei reofori così liberati, che attraversavano la PCB nel suo spessore insieme alla stagnatura, va piegata di 90 gradi verso l'esterno del resistore. Adesso bisogna preparare due spezzoni di filo elettrico (da 1,5 mm va benone) di lunghezza idonea e spellati su entrambi i capi (saranno mediamente 5 o 7 cm ognuno, vedete voi; i miei erano uno da 5 cm e l'altro da 6,5cm nelle parti ancora rivestite, vedi foto).

Uno spezzone di filo collegherà il reoforo liberato di R93 al piedino n°3 (anodo) della EL34 destra (che poi è quella "sottostante", la più vicina, non potete sbagliare) e l'altro spezzone collegherà R94 al piedino n°3 dell'altra EL34.

I piedini n°3 degli zoccoli sono collegati ai maschi fast-on che sulla PCB sono siglati come P6 e P9 e che collegano gli anodi delle due EL34 alle rispettive prese sull'avvolgimento primario del TU.

In sintesi, il terminale P6 corrisponde all'anodo della EL34 che fa capo a R93, mentre P9 corrisponde all'anodo (e quindi al piedino n°3) della EL34 che corrisponde a R94.

Per effettuare i due collegamenti ho saldato uno spezzone di filo tra il reoforo liberato di R93 e la parte opposta del fast-on siglato P6 (sulla faccia opposta della PCB, dove il fast-on è saldato alla stessa), mentre l'altro spezzone di filo l'ho saldato con un capo al reoforo liberato di R94 e l'altro capo sotto P9.

Una volta effettuati i collegamenti, ho fatto in modo che i reofori di R93 ed R94 utilizzati per i rispettivi collegamenti agli anodi fossero distanziati dalla superficie della PCB (e quindi dal precedente foro di saldatura) di un paio di millimetri, dopodiché ho riempito tale spazio con della colla a caldo, anche per rendere stabile il tutto ed evitare che i reofori potessero tornare a fare contatto con i fori che già li ospitavano.

Scusate se sono piuttosto ripetitivo, forse inutilmente, ma è meglio essere un po' noioso che lasciare qualsiasi dubbio in chi intenda effettuare la trasformazione del proprio Night Train 50. Comunque le foto allegate a questo post dovrebbero risultare sufficientemente esplicative.

Per essere sicuro di evitare qualsiasi contatto elettrico tra i nuovi R39 ed R40 e lo chassis (quindi con la massa, il che avrebbe gravi conseguenze), ho preferito applicare nella zona interessata dello chassis due strisce sovrapposte di nastro isolante, aiutate a rimanere in sede anche da un po' di colla neoprenica.







A questo punto le EL34 della VOX NT50 sono connesse a triodo.

Ho ritenuto opportuno sostituire anche i resistori siglati R39 ed R40, che si trovano nelle immediate vicinanze di R93 ed R94, ma sono “infinitamente” più piccole e, quindi, per le solite ragioni di “minimalismo produttivo” industriale sono da solo 1/8 di Watt.

Queste, del valore di 5,6 KOhm, sono le tipiche grid stoppers delle griglie controllo (G1, piedino n°5 dello zoccolo portavalvola) delle EL34, quando vengono connesse a pentodo.

Per la connessione a triodo le G1 grid stoppers sono ancora necessarie, ma è sufficiente il valore ben più basso di soli 100 Ohm (avete letto bene, cento Ohm invece dei precedenti cinquemilaseicento) per garantire la stabilità funzionale delle EL34.

L'ideale, a livello di prestazioni dinamiche, sarebbe poter fare a meno delle grid stoppers, ma è già significativo poter adottare i valori più bassi possibili permessi dal contesto operativo.

Quindi ho eliminato R39 ed R40 originali e li ho rimpiazzati con due resistori da 100 Ohm, appunto, e 1/2W di potenza (o 0,5W, se preferite), ad impasto di carbone e quindi anche antiinduttivi.






(R39 ed R40 di serie le ho lasciate sulla PCB, ma sono saldate soltanto da una parte, quindi non fanno più parte del circuito)

A questo punto la trasformazione pentodo-triodo delle EL34 può considerarsi ultimata. Nelle altre testate rielaborate a triodo ho riconfigurato anche lo stadio pilota per farlo funzionare con la ben più prestante ECC82/12AU7, ma qui il budget non lo permetteva.

Adesso tocca alla regolazione del bias.

La misura della corrente di riposo (il bias, appunto) che attraversa ognuna delle EL34 può essere monitorata per via diretta o indiretta.

Cosa significa? Che invece della misura diretta della corrente (detta corrente anodica o Ia) espletabile collegando IN SERIE un milliamperometro tra il catodo di una valvola e la massa del circuito (il riferimento negativo), andremo a misurare la tensione che cade ai capi di un resistore (solitamente del valore di 1 Ohm) collegato tra il catodo e la massa e quindi attraversato dalla stessa corrente anodica che attraversa la EL34.

Questa misura si effettua con un millivoltmetro i cui puntali vanno collegati IN PARALLELO al resistore-sonda, ovvero ai suoi capi.

Per misurare la corrente direttamente, ovvero tramite il milliamperometro (con fondo scala a 200 mA, sul mio tester), bisogna dissaldare il resistore-sonda e rimpiazzarlo, praticamente, dopo averlo dissaldato, con il milliamperometro stesso. Quindi, invece di essere attraversato il resistore-sonda, dalla corrente che scorre nella valvola, in questo modo viene attraversato lo strumento stesso. Questa pratica, però, è scomoda e se non viene attuata con cognizione di causa può essere pericolosa per le valvole e, soprattutto per il TU stesso, nel caso si stacchi accidentalmente un puntale del tester. Io l'ho fatto per pignoleria, ma voi potete accontentarvi tranquillamente del metodo "di bordo", che è attendibile e andate sicuri ugualmente.

Dunque, con l'ampli capovolto (se avete asportato il coperchio superiore, ponete un oggetto solido di spessore adeguato tra il piano di appoggio e il TU, per fare in modo che le EL34 non appoggino loro stesse sul tavolo di lavoro...) togliete le quattro viti e quindi il coperchio inferiore dello chassis).

E' importante ricordare che prima di accendere l'amplificatore deve essere collegato un carico all'uscita altoparlanti. Potete anche collegare il diffusore con cui suonate... Io ho preferito collegarci un jack connesso con due spezzoni di filo ad un resistore da 8,2 Ohm/10W in cassa ceramica, che uso come carico fittizio per alcune misure che effettuo.

Altro consiglio che mi sento di dare, prima di procedere alla misurazione/regolazione del bias, è di ruotare a zero tutti i potenziometri dei GAIN e VOLUME.

A questo punto si accende l'amplificatore e lo si lascia scaldare per almeno una decina di minuti / un quarto d'ora. Poi si prende il tester (o multimetro, come preferite) e lo si imposta su millivoltmetro, col fondoscala a 200 mV (sul mio tester, sul vostro potrebbe essere, magari, da 100 mV...).

I due resistori-sonda hanno il corpo azzurro e sono siglati uno R30 e l'altro non lo so, perché nell'esemplare che mi è stato consegnato era bruciato ed ha annerito parzialmente anche la zona di PCB interessata, con la relativa scritta...







Comunque si vede dalle foto e si trova immediatamente a destra del porta terminali bianco siglato BIAS.

Adesso si può procedere in due modi: o si applicano i puntali del tester direttamente ai capi del resistore sul quale effettuare la misura, oppure si tocca con il puntale di massa il terminale centrale dei tre che alloggiano nel rettangolino bianco siglato BIAS e si tocca, alternativamente, con il puntale positivo, uno dei due terminali laterali.

In ogni caso si andrà a leggere un risultato tipo XX.X (per esempio 35.2), che sono i milliVolt presenti ai capi del resistore a causa della corrente che lo attraversa dopo aver attraversato la EL34. Magari cercate e leggetevi qualcosa a proposito della "legge di Ohm" sulla Wikipedia o su qualche libro di fisica o di elettrotecnica generale.

Intanto vi basti sapere questo: poiché i resistori-sonda sono del valore di 1 (uno) Ohm, la relazione lineare che sussiste tra corrente che scorre e tensione presente ai capi del resistore è anche matematicamente immediata. Quindi se scorre 1 milliAmpére nel resistore, leggeremo 1 milliVolt di tensione. Se scorrono 40 mA, leggeremo 40 mV e così via, ma la cosa importante è che staremo leggendo, direttamente, il valore esatto dei milli Ampére che ci interessano, anche se lo strumento di misura è impostato sui milliVolt!

Appena ho sostituito il resistore-sonda bruciacchiato, ho acceso l'ampli per sentire cosa succedeva e, visto che sembrava suonare normalmente, ho proceduto alla misurazione del bias. Ho trovato circa 35 mA sulla EL34 sinistra, quella corrispondente al resistore appena sostituito, mentre su R30 ho rilevato circa 25 mA! La differenza era troppa e rischiava anche di arrecare danni irreparabili al TU.









(dalle ultime due foto si vede la nuova sistemazione dei due resistori sonda: non li ho saldati più nelle ripettive piazzole sulla PCB, ma in queste ultime ho saldato quattro connettori di un paio di centimetri l'uno, al termine dei quali ho saldato, poi, i resistori. In questo modo, se dovesse di nuovo andare in fumo uno di loro, non sarebbe necessario smontare tutto l'amplificatore per sostituirlo, ma sarebbe sufficiente togliere il coperchio inferiore ed effettuare rapidamente l'operazione) 

Tutto ciò anche perché, da quanto ho capito, il proprietario di questo VOX aveva sfilato le valvole di serie e le aveva sostituite brutalmente, senza controllare e regolare nuovamente il bias...

Comunque ho constatato che né il TU né tantomeno le nuove EL34 JJ Tesla hanno riportato danni evidenti.

Dopo aver implementato la riconfigurazione a triodo delle EL34, come esposto sopra, ho effettuato la regolazione del bias, portando entrambe le EL34 a lavorare con i seguenti parametri: Vak (tensione anodica, tra anodo/G2 e catodo)= 465V ; Ia (corrente anodica, che scorre a riposo tra anodo/G2 e catodo)= 42mA ; VG1 (tensione tra griglia controllo e catodo= -38,5V. NOTA: la VG1 si misura dopo aver rimosso fisicamente la PCB che ospita i jack di collegamento agli altoparlanti, senza comunque discollegarla elettricamente; si regola il tester con fondo scala a 200V e si pone un puntale alla massa/chassis dell'ampli e il puntale rosso su R39 o su R40; accanto al valore letto comparirà il segno negativo.

Moltiplicando P=VxI =465 x 0,042 (i miei desiderati 42 mA) si ottengono circa 19,5W, che è la potenza dissipata A RIPOSO da ognuna delle EL34. Se si considera che in quel mentre la tensione di rete era di ben 251 VAC (dove abito io è alta, da un po' di tempo) e che alla EL34 si possono far dissipare tranquillamente 21 o 22W (25W massimi teorici) senza ripercussioni negative sulla sua salute, si comprende che l'impostazione che ho scelto è, comunque, decisamente "conservativa", ed ho anche avvicinato maggiormente la classe AB nella quale lavora lo stadio push-pull alla classe A pura.

Altro che cambiare le valvole "a scimmia" ogni due o tre mesi, come fanno alcuni. Le valvole cominciano a dare il meglio di sé, sonicamente, dopo diverse decine di ore di funzionamento (rodaggio), perché i materiali che emettono gli elettroni, di cui sono rivestiti i catodi, devono avere il tempo di assestarsi per bene e andare a regime. Quindi più tempo le valvole funzionano, tanto più suonano meglio e diventa stabile il loro bias. Il fenomeno del rodaggio è particolarmente accentuato nelle valvole di produzione russa (Sovtek, Electro Harmonix e Svetlana, che sono anche le mie marche preferite) che, però, dopo questo primo periodo di funzionamento sono le migliori. Da tutto ciò si deduce quanto sostituire spesso le valvole sia controproducente, oltre che inutile.

Ho letto, sotto ai potenziometri VR3 e VR4, che la corrente di bias scelta dalla VOX sarebbe di 35mA per valvola, ma mi sembra davvero uno spreco, anche se grazie alla configurazione a pentodo, così come l'ampli viene proposto dalla casa, riesce lo stesso ad ottenere una potenza in uscita piuttosto alta. La configurazione a triodo suona meglio del pentodo puro (provare per credere), soprattutto quando il circuito non è dotato di controreazione ad anello (come in questo caso, fino a prova contraria), però produce potenze inferiori, a parità di condizioni al contorno, per cui ho preferito, anche per questo, aumentare fino a un certo punto la corrente di riposo e quindi la potenza dissipata dalle EL34.

Ciò visto che la potenza in uscita è, almeno fino a un certo punto, proporzionale alla potenza dissipata a riposo, così nei transistor come nei tubi a vuoto.

Unitamente al fatto che, riducendo il valore dei G1 stopper da 5,6KOhm a 100 Ohm è aumentato il potere di pilotaggio delle EL34 in regime dinamico da parte della ECC83/12AX7 deputata allo scopo, ho recuperato “dinamicamente” un’altra parte della potenza di uscita che avevo perso passando dalla configurazione pentodo a quella a triodo. Con i nuovi resistori da soli 100 Ohm, lo stadio pilota riesce ad erogare più corrente nelle griglie G1 delle EL34, tanto più quanto il segnale amplificato diviene consistente.

In ogni modo non mi sembra proprio che il Night Train adesso lasci a desiderare in quanto a potenza erogata! L'ho collegato alla mia cassa personale, realizzata intorno ad un solo Eminence V12 Legend (8 Ohm) e, suonandoci in casa, il volume si deve tenere comunque basso... Ho girato un video per YouTube, che ho linkato anche qui, e spero che possa essere abbastanza eloquente.

Peccato che il chitarrista “medio” sia stato indotto a ritenere che la configurazione a triodo dei pentodi di potenza sia solo un espediente per ridurre la potenza di uscita, che in tanti contesti è anche poco gestibile...

Come sto cercando di dimostrarvi, assestando opportunamente un serie di condizioni circuitali al contorno, la potenza erogata non lascia molto a desiderare e le sonorità migliorano decisamente. Tutto ciò, però, contrastava con le esigenze degli utenti di testate testate “tradizionali”, specialmente quando non esistevano i sistemi PA e contrasta, ancora......... con le esigenze dei produttori industriali, che cercano sempre di impressionare con elevate potenze, soprattutto quando per loro si rivelano davvero a basso costo.

Ritornando alla questione della mera regolazione del bias, sulla PCB ci sono due trimmer, siglati VR3 e VR4. E', questa, una scelta progettuale encomiabile, da parte della VOX, perché permette non solo di regolare la corrente nei tubi di potenza, ma anche di bilanciarla con precisione (offset zero, come sarebbe d'uopo in ogni amplificatore push-pull che si rispetti). Lavorando su un clone della famosissima Soldano SLO 100, invece, rimasi negativamente sorpreso constatando che ci avevano messo un solo trimmer che regola, contemporaneamente, la corrente in tutte e quattro le valvole (6L6GC o EL34) del push-pull parallelo, senza permettere di regolare, almeno, l'offset tra i due rami... Ciò che mi indispettisce maggiormente è che, da quanto ho sentito dire in giro, la testata originale se la fanno pagare una cifra intorno ai 6000 USD!!! Sulla possibilità di trovare davvero coppie o addirittura quartetti di valvole realmente selezionate e accoppiate, nutro seri dubbi. Anche se fosse, le valvole vengono selezionate, nella migliore delle ipotesi, dopo che hanno fatto solo qualche ora di rodaggio, mentre il loro comportamento, anche se con un certa lentezza, continua a variare nel corso della loro vita operativa (anche invertendo la tendenza), per cui un sistema di trimmer che permetta di regolare ed azzerare anche l’offset tra i tubi di potenza nei finali push-pull come pure nei single ended paralleli (SEP), periodicamente, è sempre auspicabile, se non necessario.

Adesso basta con le polemiche e torniamo a noi. Dicevo che VR3 e VR4 hanno la stessa funzione di regolazione indipendente della corrente di riposo, rispettivamente per la EL34 più vicina al TU e per la EL34 più vicina al TA. Mi aspettavo che uno dei due si occupasse di regolare contemporaneamente la corrente nei due rami (come nel caso della Soldano SLO), mentre l'altro provvedesse al bilanciamento, come accade in molti push-pull, anche Hi Fi, ma come vi ho detto non è così. Ogni trimmer interviene esclusivamente sul bias di una rispettiva EL34.

Per regolare questo benedetto bias ho prima tolto le EL34 dall'ampli, poi ho rimosso la PCB che ospita le prese jack per gli altoparlanti (lasciandola penzolare fuori dall'ampli senza scollegarla elettricamente e sempre con il resistore da 8,2 Ohm collegato all’uscita) in modo da accedere a R39 ed R40. Poi ho rimosso, aiutandomi con la lama di un taglierino, la vernice che “sigillava” la regolazione precedente dai due trimmer. Quindi, usando un giravite a croce, ho ruotato completamente verso destra sia VR3 che VR4. Così ho ottenuto i massimi valori negativi di tensione per le G1, corrispondenti ai valori più bassi possibili di correnti di riposo nelle valvole. Poi, uno alla volta, ho regolato i due trimmer in senso antiorario, fino ad ottenere VG1 di -38,5V per entrambe le EL34 (per adesso smontate dall’ampli). Quindi ho spento il VOX e ho rimesso le EL34 al loro posto. L’ho capovolto di nuovo, l’ho riacceso e dopo alcuni minuti ho misurato i milliVolt ai capi dei resistori-sonda. Si oscillava fra i 41,5 e i 42 mV (e quindi, come già detto, mA): proprio il valore che cercavo. A questo punto potrebbe sembrare già ottenuto anche l’offset zero tra le due EL34, e volendo, si potrebbe anche ritenere che sia così. Da bravo pignolo, però, ho ottenuto la regolazione fine dell’offset collegando, tramite dei coccodrilli, un puntale del tester al reoforo di uno dei resistori sonda e l’altro puntale all’altro resistore, sempre col il tester impostato sui 200 mV. E’ indifferente a chi venga collegato il puntale rosso e a chi il nero, l’importante è che ogni puntale venga collegato al reoforo che fa capo al catodo della valvola corrispondente, e non alla massa. Per individuare quali sono i reofori collegati ai catodi, potete fare nel modo seguente: misurate la tensione ai capi del singolo resistore e, se la polarità è corretta (puntale rosso sul reoforo al catodo e puntale nero sul reoforo a massa) troverete un valore senza il segno meno davanti. Allora il puntale rosso indica il reoforo collegato al catodo.

Quando i puntali del tester sono collegati ai catodi delle rispettive valvole (comunque sono i piedini n°8) si leggerà qualche valore molto basso, potrebbe essere 0,008, per esempio. Allora agirete su uno dei trimmer, VR3 o VR4, molto delicatamente, fino a leggere 0,00.

Adesso non mi resta che elencare le altre elaborazioni che ho ritenuto il caso di apportare su questo circuito.

Innanzitutto ho sostituito i diodi raddrizzatori dell’alimentatore anodico. Ho montato gli UF4007 (ultraveloci, producono meno rumore) al posto dei soliti 1N4007.

In parallelo alla prima capacità di filtro dell’anodica, formata da una serie di due elettrolitici da 330 microfarad/350V, ho collegato un condensatore a film plastico da 0,1 microFarad/630V, per contrastare meglio i disturbi ad alte frequenze.

Ho discollegato tutti i piccoli condensatori da 1 nanoFarad (otto in tutto) posti in parallelo ai diodi raddrizzatori, sia dell’alimentatore anodico che di quello del bias, perché non attenuano le armoniche spurie prodotte dalla commutazione dei diodi, ma ne spostano soltanto più in basso le relative frequenze. Per ottenere efficacemente la funzione di soppressione di queste armoniche indesiderate, ho applicato, piuttosto, tra ognuno dei due ponti a diodi e il rispettivo avvolgimento secondario del TA, in parallelo a questo, una rete snubber composta da un condensatore a film plastico da 0,1 microFarad e due resistori in serie da 100 Ohm, come visibile nelle foto.

Ho applicato anche, come dovrebbe essere la norma pure per i produttori industriali, un condensatore antidisturbo di classe X2, da 0,1 microFarad, in parallelo all’avvolgimento primario del TA, quindi dopo l’interruttore di accensione MAIN.

Non è stato necessario applicare il solito, opportuno, partitore di sollevamento dell’alimentazione filamenti (in arte la “heaters mod.”) in quanto ho constatato che i filamenti sono già sollevati dalla massa del circuito, di circa 25 Volt. Portare il filamento ad un potenziale positivo rispetto al catodo produce una diminuzione del rumore di fondo prodotto dalle valvole, con un miglioramento generale della qualità del suono.
Purtroppo tutte le valvole sono accese con 6,3V alternati, direttamente da un secondario del TA. Sarebbe davvero il caso di accendere le ECC83 con una tensione continua (e magari anche stabilizzata), ma da un prodotto industriale sarebbe pretendere troppo.

Non meno importante ai fini della resa sonica, ho tenuto acceso l’ampli per due giorni di fila, in modo da far rodare almeno in buona parte le valvole, ma anche il resto della componentistica. Ho collegato ad una delle uscite a 8 Ohm un carico fittizio composto dalla serie/parallelo di numerosi resistori in cassa ceramica per un valore complessivo di 8,2 Ohm e, all’ingresso, con interposto un potenziometro per attenuare il segnale applicato (altrimenti troppo elevato per una testata da chitarra), ho collegato un lettore di CD caricato con una compilation molto lunga di Mp3 vari. Ho regolato il GAIN del canale pulito e il volume di uscita in modo che i resistori di carico non si scaldassero più di tanto… Non mi alzavo, comunque, di notte per controllare che il CD non fosse finito per poterlo rimandare daccapo (!....), tanto l’importante è che l’ampli stia acceso, poi se ha anche un segnale da amplificare è sicuramente meglio, ma non indispensabile.

Diciamo che le valvole cominciano a suonare davvero non prima di due giorni di funzionamento ininterrotto e che il rodaggio può considerarsi davvero ultimato dopo una decina di giorni di funzionamento. Ebbene è così.

Coglierei l’occasione per far notare una cosa a proposito dello STAND BY, tanto diffuso negli amplificatori per chitarra. Tipicamente, questo interruttore interrompe la fornitura di tensione anodica, quella che provoca lo scorrimento della corrente all’interno delle valvole, lasciandone accesi solo i filamenti.

Se i catodi sono caldi, grazie ai filamenti già accesi, e si dà improvvisamente la tensione di alimentazione anodica tramite lo STAND BY, si procura alle valvole un forte stress che, ripetuto nel tempo, può portare al fenomeno del “cathode stripping”, ovvero i materiali di cui sono rivestiti i catodi i quali emettono gli elettroni, si staccano dal catodo e se ne vanno a spasso nella valvola. Se, poi, questi materiali vanno ad attaccarsi sulle griglie, si posso verificare altri fenomeni particolari....

Quindi cercate di accendere i vostri ampli alzando contemporaneamente sia il MAIN che lo STAND BY e poi, per spegnerli, abbassate prima lo STAND BY e, dopo una decina di secondi, anche il MAIN.

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CONSIDERAZIONI E RIFLESSIONI GENERALI SUGLI STADI DI POTENZA DEGLI AMPLIFICATORI VALVOLARI PER CHITARRA ELETTRICA

                                                                  INTRODUZIONE

Ho ritenuto opportuno scrivere queste righe perché ho sviluppato e messo a punto amplificatori dedicati alla chitarra elettrica concretamente diversi dai soliti e di illustrare in maniera più chiara ed esaustiva possibile le mie motivazioni tecniche e gli obiettivi prefissati. La lettura e, probabilmente, la rilettura del mio prolisso monologo (scusate l'autoironia), oltre allo scopo prefissato, mi auguro che aiuteranno anche a “svelare” ad alcuni chitarristi desiderosi di capire, principianti e non, come funzionano queste benedette valvole e, ai più attenti ed esigenti, alcuni dati di fatto che, ritengo, dovrebbero essere oggetto di riflessione. Si tratta, in pratica, di alcune nozioni basilari riguardanti proprio gli amplificatori, elementi per noi fondamentali in quanto interagiscono con le stesse chitarre in una sinergia tale da porre in essere un unico strumento musicale. Credo, infatti, di poter affermare senza tema di smentite che non sia sufficiente parlare di chitarra elettrica riferendosi alla sola tecnica liutistica, in quanto anche l'elettronica e l'elettroacustica sono necessariamente coinvolte affinché la musica che esce dalle nostre dita possa essere trasdotta e potenziata ad un livello sufficiente per “muovere l'aria” in modo chiaramente udibile.

                                                            

   L'amplificatore da chitarra elettrica per antonomasia, comunemente inteso, è senz'altro valvolare, per quanto non manchino realizzazioni a stato solido tutt'altro che deludenti (personalmente ho un bel ricordo dei finali monofonici Hughes & Kettner CF100 di un amico). Combo o stack che sia, la struttura di questa macchina è sempre riconducibile, come ben sapete, a tre sezioni essenziali, ovvero il preamplificatore (a uno o più canali che sia), il finale o stadio di potenza e gli altoparlanti.

Dal titolo che ho dato a questo articolo si evince subito che in questa sede l'attenzione verrà focalizzata intorno alle strutture circuitali (o forse, più propriamente: alla struttura; più avanti capirete) riguardanti gli stadi di potenza.

I contenuti di questo articolo serviranno, una volta chiari, a comprendere perché gli amplificatori valvolari, sui quali io sto sperimentando da anni, hanno un suono e, ancor di più, una suonabilità diversi da quelli ai quali sia i costruttori industriali che i cosiddetti “boutique” vi hanno sempre abituato. Devo, comunque, ammettere che nei miei progetti ci sono differenze concettuali rilevanti anche al di fuori dei finali di potenza. Anche i miei diffusori acustici (casse o speaker cabinet, come volete chiamarli…) ritengo siano curati in aspetti che invece nei “soliti” vengono puntualmente tralasciati. Dicevo, ogni amplificatore è, infatti, un insieme sinergico di parti che cooperano intimamente e non un un’associazione casuale di elementi che lavorano ognuno per conto proprio.

Mi impegnerò nel dare a questo articolo un taglio il più possibile pratico e discorsivo, ricorrendo a concetti tecnico-scientifici lo stretto indispensabile (e in modo non necessariamente accademico), perché il pubblico al quale mi rivolgo non è composto necessariamente da studenti di elettronica o elettroacustica, ma, piuttosto, da chitarristi elettrici che cercano il suono migliore adoperando soprattutto il loro buon senso... oltre che l'orecchio.

Prima di procedere ad un necessario riassunto storico che (lo spero...) sarà il più stringato e pragmatico possibile, cerchiamo di fare mente locale su alcuni dati di fatto riguardanti i più tipici e noti valvolari che dovrebbero essere familiari a tutti.

                                           

                                         UN’OCCHIATA ALLE CARTE IN TAVOLA.

Dunque:

1. le valvole preamplificatrici, tipicamente, sono tutte ECC83 / 12AX7, compresa (lo sottolineo) quella che presiede lo stadio sfasatore / pilota (“soltanto” pilota nei finali single ended, che, purtroppo, sono solo una ristretta minoranza e sarebbero capaci di soddisfare le esigenze della maggior parte dei chitarristi senza scomodare necessariamente i pur ottimi push-pull);
2. le valvole di potenza sono dei pentodi o dei tetrodi a fascio, comunque connessi a pentodo. Alla NOTA (1) il compito di chiarire le differenze strutturali e funzionali esistenti fra i pentodi propriamente detti e quelli che, invece, rispondono correttamente al nome di tetrodi a fascio. Nel prosieguo dell'articolo verranno chiamati tutti pentodi, potendo assumere come secondarie le differenze intercorrenti fra le due tipologie.
3. tranne poche eccezioni, come i VOX della serie AC o i Laney della serie LC (dove le EL84 sono COMUNQUE connesse a pentodo), al blocco schematico “sfasatore-pilota / stadio di potenza / trasformatore di uscita” è applicato un anello di controreazione. E’ necessario capire, anche solo a grandi linee, cos’è e a cosa serve la controreazione di loop o ad anello chiuso o Negative Feed Back, come la si voglia chiamare. A tale scopo dovrebbe essere di aiuto la NOTA (2).

                                  RIASSUNTO DELLA STORIA DELL'AMPLIFICAZIONE

La storia dell’amplificazione ebbe inizio quando, nella prima decade del ‘900, il fisico americano Lee De Forest, che stava conducendo esperimenti sul diodo termoionico (o termoelettronico) inventato da Alexander Fleming pochi anni prima, aggiunse a questi un terzo elettrodo. Nacque così il triodo. Per esattezza si trattava del triodo a riscaldamento diretto (DHT). Questa nuova valvola aveva l’anodo o placca, un filamento di tungsteno simile a quello di una lampadina ad incandescenza e la griglia controllo. Il filamento fungeva, contemporaneamente, sia da filamento riscaldatore che da catodo. Ricordiamo che sotto il vetro di ogni valvola, come nelle menzionate lampadine a incandescenza, è stato creato il vuoto spinto, ovvero è stata aspirata via l’aria.

                                       

                                               IL TRIODO COME AMPLIFICATORE

A questo punto è necessario spiegare come funziona il triodo e come fa ad amplificare un segnale elettrico variabile nel tempo, per esempio quello derivante dal movimento oscillatorio della corda di una chitarra elettrica, che si sposta avanti e indietro rispetto ad una posizione di riposo che possiamo assumere come zero centrale.

Si applica una tensione continua (di valore fisso) tra anodo e catodo, collegando il positivo all'anodo e il negativo al catodo. Tale tensione viene appunto chiamata anodica (Vak) e, nel caso venisse invertita di polarità, non scorrerebbe nella valvola alcuna corrente (anche se il filamento fosse regolarmente acceso), per cui questi dispositivi vennero chiamati proprio valvole.

La corrente elettrica (flusso di elettroni) scorre partendo dal catodo per essere raccolta dall'anodo, dopo aver attraversato le spire della griglia controllo, e la sua intensità è proporzionale alla Vak.

Un'altra tensione, comunque di valore più basso (solitamente MOLTO più basso) di quella anodica, viene applicata tra la griglia e il catodo, con polarità tale da assumere la griglia come negativo e il catodo come positivo. Questa nuova tensione, detta “negativo di griglia” o -Vgk tende a respingere il flusso di elettroni verso lo stesso catodo che li ha generati, essendo il suo campo elettrico di polarità opposta a quello generato dalla Vak.

E' intuitivo che per ottenere la situazione di equilibrio, cioè di annullamento della corrente che fluisce verso l'anodo (interdizione), la tensione negativa da applicare tra griglia e catodo avrà un valore più basso di quella anodica Vak, essendo la griglia fisicamente più vicina al catodo di quanto lo è l'anodo.

In pratica, una volta determinato il valore di Vak, viene scelto anche il valore di -Vgk opportuno, per fare in modo che la corrente anodica di riposo (Ia) assuma un valore che possiamo, in prima approssimazione, ritenere a metà strada tra l'interdizione (corrente zero) e la corrente massima che può essere costantemente sostenuta dal dispositivo. Tale valore massimo viene indicato dal costruttore.

Per fare un esempio vagamente realistico ipotizziamo un triodo di potenza simile ad una 2A3 e supponiamo che venga polarizzato a riposo con una Vak = 250V; Vgk = -45V; da cui conseguono una Ia = 60mA e relativa potenza dissipata (Pd) = 15W.

Tutto ciò riguarda la polarizzazione a riposo del triodo, cioè la sua condizione di funzionamento quando non gli viene fatto amplificare alcun segnale. Ecco perché le valvole scottano già poco dopo che avete acceso l'amplificatore, anche se non avete ancora suonato la chitarra.

Vediamo, ora, cosa succede quando sovrapponiamo alla -Vgk, un segnale di tensione periodico come potrebbe essere, per semplificare il discorso, una sinusoide a 50 Hz con valore picco-picco di 10V, che arriva, cioè, da zero a +5V, riscende a zero, arriva a -5V e poi torna nuovamente a zero per ricominciare un altro ciclo uguale al precedente.

Otterremo che la tensione -Vgk verrà modulata dal valore di “bias” prefissato a -45V In “modo sinusoidale” (passatemi l'espressione) da -40 a -50V, secondo l'andamento del segnale da amplificare descritto poc'anzi.

Quando la Vgk tocca il valore di -40V (quello meno negativo), la corrente anodica toccherà, contemporaneamente, il valore più alto, diciamo (dipende dalla valvola e dalla Vak) 60 + 25 = 85 mA. Quando, invece, tocca il valore più negativo, di -50V, la Ia scenderà a 60 – 25 = 35 mA.

Adesso supponiamo di aver collegato un trasformatore di uscita, anzi, più semplicemente, un resistore con un capo collegato all'anodo della valvola e l'altro capo collegato al positivo dell'alimentatore anodico.

La tensione erogata dall'alimentatore anodico è di 490V e il resistore ha un valore di 4000 Ohm.

Sia il nostro triodo che, di conseguenza, essendo collegati in serie, anche il resistore (detto di carico anodico) sono attraversati dalla stessa corrente che, a riposo, è di 60 mA.

Scorrendo la Ia nel resistore, avremo che, secondo la legge di Ohm per cui V = R x I, ai capi di questo troveremo una caduta di tensione di 4000 x 0,06 = 240V.

Sommando questi 240V ai 250 che cadono tra anodo e catodo della valvola, ritroviamo i 490V che eroga l'alimentatore.

Torniamo, ora, alla variazione di + e – 25 mA che ha modulato i 60 mA di riposo...

Nel momento in cui la corrente istantanea raggiunge il picco di 85 mA, sul resistore anodico la caduta di tensione raggiunge 0,085 x 4000 = 340V.

Nell'istante, invece, nel quale la corrente scende a 35 mA, la tensione sul resistore scende a 0,035 x 4000 = 140V. La variazione di tensione sul resistore anodico è stata di ben 340 – 140 = 200V picco/picco.

Se, adesso, teniamo conto che a provocare questa variazione di 200V sul resistore è bastato applicare al circuito di griglia un segnale della stessa forma, ma di soli 10V p/p ci accorgiamo che il nostro triodo ha esibito un fattore di amplificazione in tensione di 200 : 10 = 20 (numero puro).

Per questo motivo le valvole, come anche i transistori ad effetto di campo o unipolari (JFET e MOSFET) si dicono dispositivi attivi (in quanto capaci di amplificare un segnale) comandati in tensione.

Ciò a differenza dei transistori bipolari (NPN e PNP), la cui corrente di collettore (il loro “anodo”) viene controllata tramite un'altra corrente, detta di base. Per questo si dicono dispositivi comandati in corrente.

Riprendiamo il discorso. Il segnale così amplificato può essere utilizzato da un carico (chiamato, appunto, utilizzatore) posto con un capo a massa e l'altro collegato al punto di congiunzione tra anodo e resistore anodico. Tra il carico utilizzatore e l'anodo viene posto un condensatore, il quale lascia passare il segnale amplificato, in quanto variabile, mentre blocca la componente continua dovuta alla tensione Vak, che avrebbe effetti nefasti.

Siamo quasi giunti ad enucleare uno dei punti cardine di questo articolo. Prima, però, devo ancora parlare degli aspetti REALI del pilotaggio delle valvole, dopo averne considerato quelli puramente teorici!

Intanto le dimensioni fisiche dei conduttori costituenti la griglia controllo e il catodo sono tutt'altro che infinitesimali e, quindi, costituiscono le armature di un condensatore avente come dielettrico il vuoto. Tale condensatore, mentre viene applicato al circuito di griglia il segnale da amplificare, deve essere alternativamente e continuamente caricato e scaricato, affinché il segnale pilota venga effettivamente “sentito” dal flusso di elettroni che percorre la valvola dal catodo all'anodo.

Questo vale per tutti i triodi e i pentodi, ma il problema si avverte concretamente nel caso delle valvole di potenza, alle quali mi sto riferendo in particolare.

Tanto più lo stadio precedente (o pilota) è capace di erogare corrente, tanto più questa capacità parassita verrà caricata e scaricata velocemente, minimizzando così gli effetti di questo problema concreto.

Il vuoto spinto creato all'interno del vetro, inoltre, non è mai perfetto e, insieme all'aria residua, negli spazi tra gli elettrodi vagano altre molecole allo stato gassoso prodotte durante il funzionamento della stessa e non completamente riassorbite dal getter.

Eccoci al dunque. A causa di queste caratteristiche intrinseche delle valvole reali, la griglia “tira” dallo stadio che la pilota una certa quantità di corrente, associata al segnale di tensione che sarebbe dovuto bastare, TEORICAMENTE, a comandare la valvola.

L'entità di questa corrente indesiderata aumenta tanto più quanto il potenziale della griglia viene portato dal valore di “bias” (quello che, come abbiamo visto, determina congiuntamente alla Vak, l'intensità della corrente anodica di riposo) verso lo zero (ovvero dove la griglia si trova alla stesso potenziale del catodo).

Questa corrente, già di valore tutt'altro che trascurabile, aumenta repentinamente quando la tensione di pilotaggio passa a valori positivi, ovvero sconfinando dalla classe di funzionamento A1 alla classe A2.

Domandone dal fondo dell'aula: “professò, ma chi suona meglio, la classe A1 o la classe A2?” Dipende, caro! Se si prova ad andare in A2 senza averne gli “attributi”, ci si rende conto facilmente di fare una figura più decorosa ad accontentarsi della potenza e dinamica garantite rimanendo in A1. Se, invece, il funzionamento in A2 è stato implementato con i dovuti crismi, allora a parità di valvola di potenza impiegata, non c'è classe A1 che regga il confronto, sotto ogni punto di vista. Anche la potenza erogata dalla valvola finale è più elevata, raggiungendo, a seconda dei casi, potenze confrontabili con quelle erogate dalle stesse valvole connesse a pentodo e pilotate in classe A1 da una ECC83. La qualità del suono, però, non rimane la stessa………

Dicevo, questo funzionamento si chiama anche, con evidente significato, “in griglia positiva” e comporta che la griglia assuma polarità positiva rispetto al catodo per meno di mezzo periodo dell'onda di tensione da amplificare.

Griglia positiva significa anche che questa va ad assorbire parte degli elettroni emessi dal catodo e diretti verso l'anodo per effetto della Vak. Infatti, in quegli istanti, la griglia si comporta proprio in modo analogo all’anodo. In soldoni, questo significa che per pilotare autorevolmente in classe A2 una valvola di potenza, occorre un vero e proprio finalino di... potenza. Altro che ECC83... io per pilotare le 6550 (assiomaticamente connesse a triodo e senza NFB) e le 300B adopero le EL84(!) (sempre connesse a triodo, of course). Si, ciò comporta qualche Watt di consumo in più, rispetto ai piloti implementati con una ECC83, ma non è questo a fare la differenza sulla mia bolletta dell'ENEL... Sui miei timpani, invece, la differenza si sente, eccome.

Pilotaggio corretto in classe A2 comporta, quindi, che la valvola / stadio pilota sia in grado di erogare quantità di corrente elevate, ma deve, nel contempo, essere capace anche di erogarle velocemente e prontamente. In altre parole deve avere anche un’impedenza di uscita sufficientemente bassa. La ECC83 l’impedenza di uscita bassa può averla quando venga connessa a inseguitore catodico (il cathode follower) ma la QUANTITA’ di corrente erogabile quella è e quella rimane. Inoltre, uno stadio pilota progettato per pilotare la o le valvole finali in classe A2 deve essere capace di erogare uno swing di tensione indistorta superiore a quella richiesta per il pilotaggio in semplice classe A1. Riprendendo l’esempio già fatto, dove la griglia è polarizzata a -45V, si rileva come, per il pieno pilotaggio in classe A1, sia necessario uno swing massimo di 90V p/p. Per “sfondare” consistentemente in classe A2, invece, direi che sarebbe opportuna una prestanza di almeno 120V p/p indistorti. I vantaggi del pilotaggio (vero) in classe A2 dei triodi o pentodi di potenza connessi a triodo li ho già elencati in altra parte di questo articolo.

Adesso è giunto il momento di riflettere sul fatto che fin qui abbiamo necessariamente ragionato in linea di principio, per comprendere meccanicamente i principi fisici alla base del funzionamento delle valvole. Non avevamo, però, ancora preso in considerazione che nella realtà, almeno nel nostro campo d’interesse, le valvole sono chiamate ad amplificare segnali MUSICALI e non stazionari!

Mentre si suona la chitarra o si riproduce un CD alle griglie controllo giungono, continuamente, segnali complessi ricchi di armoniche di intensità e frequenza anche molto elevate, che richiederebbero sconfinamenti dinamici in classe A2. Più spesso di quanto non si pensi, i piloti tradizionali non posso assecondare una corretta e “imparziale” amplificazione di questi segnali. Ne consegue che le armoniche direttamente interessate vengono “tosate” e reimpastate con il resto dello spettro armonico, determinando, tanto più la manopola del volume viene puntata verso il 10, un “impallamento” del suono che tende ad andare insieme, con compressione dinamica, suono affaticante e opacizzato, bassi rigurgitanti, tono “plasticoso” e impastato (anche grazie alla NFB). Mi dispiace dovervelo dire, ma in tanti anni di esperienza diretta con i chitarristi, dove più, dove meno, queste sono le prestazioni che ho sentito da testate e combo commerciali, TUTTI equipaggiati con una ECC83 - 12AX7 come pilota / sfasatrice, le finali connesse a pentodo e la NFB necessariamente applicata. Quando ci si suona a basso volume, invece, come è normale nella vita quotidiana, il suono si rivela freddino e falso, cosa che senza stupore sento già anche ascoltando su YouTube anche le prove di amplificatori italiani molto blasonati e in auge. Mi rendo conto che ciò possa essere anche molto difficile da credere e sembrare pura demagogia di “uno che vuole solo tirare l’acqua al mulino suo” (aspetto perfettamente normale e comprensibile), per il semplice fatto che non avete mai avuto un termine di paragone adatto. Richieste di confronto all’americana, oltre ai “soliti” video che pubblicherò anch’io su YouTube, infatti, sono ciò che mi aspetto da chitarristi di buona volontà e mente aperta… purché non abitino troppo lontano da casa mia, ovviamente.

Dal canto mio, dovendomi spremere le meningi e lavorare sodo per realizzare il sogno di ottenere risultati, POSSIBILISSIMI, senza compromessi, ho preferito, potendo scegliere liberamentecon e con un minimo di competenza, salire su cavalli più promettenti. Del resto mi considero un vero artigiano, cioè un uomo che lavora da solo ed è anche, per ciò, possibilitato a produrre solo in piccole serie, ma di oggetti realmente differenti dalla massa.

Torniamo alla storia. Negli anni a venire il triodo permise l’avvio e lo sviluppo di molti settori delle telecomunicazioni e dell’elettronica. I contesti dove serviva un amplificatore audio, per un certo periodo, furono le radio e i cinema. Gli amplificatori erano inizialmente alimentati tramite batterie, perché non era ancora diffusa la distribuzione della corrente di rete domestica. Dopo che questa venne diffusa, sfruttando la proprietà rettificatrice dei diodi a vuoto fu possibile alimentare le valvole tramite la tensione alternata.

Per un certo periodo, però, si continuò ad accendere i filamenti tramite batterie, perché impiegando tensioni alternate il ronzìo che si sentiva negli altoparlanti era forte almeno quanto il segnale amplificato…

Fu così che per risolvere questo nuovo problema vennero inventate le valvole a riscaldamento indiretto. In queste il filamento assunse la sola funzione di riscaldatore, mentre la funzione di catodo emettitore fu devoluta ad un tubino metallico ricoperto di ossidi di stronzio o di bario che circonda fisicamente il filamento ricevendone calore, ma che è da questi elettricamente isolato. In questo modo il ronzìo si è ridotto moltissimo, ma vi sarete accorti dai vostri amplificatori che non è stato del tutto debellato e in parte è ancora colpa del fatto che i filamenti, anche se si tratta di valvole a riscaldamento indiretto, vengono accesi tramite corrente alternata. Non a caso, nei miei preamplificatori e amplificatori (anche quelli per chitarra!) tutte le valvole, tranne quelle di potenza, hanno i filamenti accesi in corrente continua e stabilizzata (ciò grazie alla odierna diffusione di diodi a stato solido e circuiti integrati, mentre con i soli diodi a vuoto non era praticamente possibile implementare alimentatori in DC anche per i filamenti, ne converrete…). Accendo anche i filamenti delle valvole di potenza in DC stabilizzata quando, invece, impiego dei DHT come la mia amata 300B (dalla potenza paragonabile direttamente a quella di una 6550 o KT88 connesse a triodo).

Vennero, inoltre, inventati i pentodi, valvole dotate di anodo, catodo e tre differenti griglie. Questi furono capaci non solo di esibire elevati fattori di amplificazione (altrimenti impossibili da pretendere con i triodi), necessari per poter amplificare i debolissimi segnali radio, ma anche di rendimenti anodici più elevati, a parità di dimensioni fisiche e potenze dissipate a riposo, sempre rispetto ai triodi VEDI NOTA (3). Si continuò, tuttavia, ad utilizzare i triodi come valvole di potanza, perché i pentodi erano (e lo saranno sempre, per natura) affetti da distorsioni e resistenze interne entrambe elevate.

I costi degli amplificatori erano comunque decisamente elevati, anche se la qualità sonica, nonostante le potenze relativamente modeste dei DHT (Direct Heated Triode) era davvero alta. Infatti, l’impulso alla nascita dell’elettronica audio di massa (oggi si dice “consumer”) non si ebbe fino a quando Harold Stephen Black, un ingegnere dell’azienda americana Westinghouse, inventò la sopramenzionata controreazione ad anello o Negative Feed Back.

Per quanto concerne H.S.Black e la retroazione negativa vi inviterei a consultare la wikipedia, dove potete trovare già un'infarinatura sull’argomento.

In questa sede, invece, piuttosto che approfondire aspetti tecnici sugli amplificatori controreazionati che appesantirebbero inutilmente quanto voglio esporre, preferisco parlarne lo stretto necessario descrivendo, piuttosto, perché la NFB viene impiegata e quali vantaggi e svantaggi comporta.

“…poiché tutti i dispositivi elettronici attivi (valvole, transistori bipolari e transistori FET VEDI NOTA (3)) sono dispositivi non lineari (i pentodi connessi a pentodo sono i peggiori, ovvero i meno lineari). L’invenzione della retroazione negativa ha dato la possibilità di ottenere una buona linearità negli amplificatori (in altre parole riduce la distorsione), sacrificando il guadagno. Sacrificando proporzionalmente il guadagno, l’amplificatore ottiene anche un aumento della larghezza di banda. In ogni caso, un amplificatore retroazionato negativamente può essere instabile e talvolta potrebbe oscillare. Una volta risolto il problema della stabilità, l’amplificatore retroazionato negativamente è estremamente utile nel campo dell’elettronica. Black pubblicò un articolo famoso "Stabilized feedback amplifiers" nel 1934”. Brano tratto dalla wikipedia, con qualche piccolo aggiustamento.

Abbiamo visto più sopra che i primi amplificatori con triodi di potenza negli stadi di uscita erano molto costosi e relativamente poco potenti. Abbiamo altresì visto che negli anni seguenti vennero inventati anche i pentodi e i tetrodi a fascio e che questi erano affetti da distorsioni brutte e di livello elevato, oltre che da una resistenza interna molto più alta di quella dei triodi (che si riflette in aumenti considerevoli delle difficoltà di realizzazione del trasformatore di uscita e nel corretto interfacciamento con quest’ultimo VEDI NOTA (5)).

L’invenzione della reazione negativa, quando applicata ad un amplificatore con pentodi nello stadio di uscita (comunque connessi a pentodo), comporta una significativa linearizzazione della funzione di trasferimento delle valvole stesse (riduzione della distorsione armonica) e, contemporaneamente, la riduzione della resistenza interna delle valvole.

Anche la larghezza della banda di frequenze amplificate si allarga, con La NFB.

Il fatto più importante e significativo, comunque, è che questo artificio circuitale ha permesso di produrre amplificatori a costi più bassi dei precedenti, ovvero, più che altro, con un rapporto potenza/costi molto vantaggioso. Dovrebbe essere quantomeno intuitivo comprendere che ottenendo potenze consistenti a basso costo mettendo in campo dei compromessi, la qualità sonica generale, PER QUANTO ACCETTABILE, NON PUO' ESSERE ELEVATA.

In questo modo si producono amplificatori che sfruttano l’elevato rendimento anodico dei pentodi, già meno costosi dei triodi a riscaldamento diretto, con distorsioni MISURATE (su segnali stazionari, NON musicali!!!) bassissime, addirittura paragonabili a quelle degli strumenti di misura.

Un altro fatto da segnalare alla vostra cortese attenzione è che nonostante la più delicata messa a punto degli amplificatori controreazionati ad anello, la NFB permette di costruirli utilizzando con molta precisione componenti dimensionati al pelo, ovvero con i valori strettamente necessari. Anche i costosi trasformatori di uscita ricevono un aiuto praticamente gratuito dalla NFB. Infatti si verifica spesso che pezzi economici che oggettivamente sarebbero poco più che dei fermacarte, con la NFB applicata diventano dei TU dalle caratteristiche elettriche e soniche accettabili. Tutto ciò per un produttore industriale che costruisce in serie rappresenta un’ulteriore fonte di risparmio...

Tutti questi vantaggi in cambio del solo sacrificio di una buona parte del fattore di amplificazione in tensione?

No, signori, ci sono i rovesci della medaglia (si, più di uno)!

Cominciamo dal fatto che, come vi ho ricordato sopra, la valvola che si occupa di generare due segnali sfasati tra loro di 180 gradi per poter pilotare il push pull (semplice o parallelo) di grossi pentodi di potenza, è praticamente sempre la ECC83 / 12AX7.

Devo ricordarvi che le due grandezze fisiche principali che riguardano l’elettronica sono la tensione e la corrente e che la potenza elettrica non è altro che il prodotto aritmetico istantaneo delle due grandezze (per esempio, se in un dato istante un certo resistore è sottoposto alla tensione di 1Volt ed è attraversato da una corrente di 1A, allora sta dissipando 1Watt di potenza). Ci possono essere forti tensioni associate a deboli correnti e viceversa… con tutte le situazioni intermedie che volete.

Come forse saprete, la ECC83 è una valvola realizzata per amplificare IN TENSIONE deboli segnali, appunto, DI TENSIONE come quelli provenienti dalla testina di un giradischi, da un microfono o dai pick up di una chitarra elettrica. Non a caso ha il fattore di guadagno in tensione più elevato nella famiglia delle ECC e altri piccoli doppi triodi che già ci sono noti.

Ognuno dei due triodi singoli che si trovano dentro il vetro di una ECC83 può dissipare, comunque, una potenza massima a riposo (cioè mentre la valvola è accesa ma non amplifica alcun segnale) pari a 1W.

Non a caso la ritroviamo, puntualmente, al primo stadio e immediatamente successivi dei nostri amplificatori.

Se prendete in mano una ECC83 ed una ECC82/12AU7 (le due valvole agli antipodi come prestazioni, nella stessa famiglia) e le osservate da vicino, vi rendete conto che le dimensioni sono le stesse, ma dalle tabelle dati dei costruttori risulta che la ECC82 ha un guadagmo massimo in tensione di circa diciassette (17). Ciò significa forse che la ECC83 è una grande valvola mentre la ECC82 è da gettare alle ortiche? No di certo! Se vengono prodotte entrambe (come pure le altre) è perché ognuna ha, o dovrebbe avere, un suo campo di applicazioni specifiche.

Infatti la ECC82 ha una dissipazione massima dichiarata, per ogni sezione, di ben 2,75W. Ciò dovrebbe far capire subito che si tratta di una valvola capace di condurre (ed erogare sui carichi) correnti significativamente più elevate rispetto a quelle che può erogare una ECC83, avendo le stesse tensioni massime applicabili tra anodo e catodo (Vak = 250V max).

Dai dati pubblicati dai costruttori, infatti, risulta che la ECC82 è una valvola idonea ad applicazioni dove occorre più guadagno in corrente che in tensione, come negli invertitori di fase / piloti di valvole di potenza, inseguitori catodici e preamplificatori di linea, dove il segnale da preamplificare, come quello prelevato dall’uscita di un lettore CD/DVD, è già decisamente più ampio di quello emesso dai pick up passivi di una chitarra.

Non a caso, la ECC82 è una buona valvola pilota quando il push pull è fatto con triodi o con pentodi / tetrodi connessi a triodo NOTA (3), ma non avrebbe abbastanza guadagno in tensione da poterne sacrificare una parte sull’altare della NFB facendone poi rimanere abbastanza da fornire alle griglie controllo dei pentodi uno swing di tensione sufficiente per pilotarle!

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