Riparazione Apparecchiature Valvolari

Letture Tecniche

Raccolta di testi e guide tecniche dedicate all’autocostruzione elettronica

Già da parecchio tempo mi ero accorto di questa cosa e mi ripromettevo di parlarne prima o poi. Sempre più di frequente ricevo domande e richieste di consigli su circuiti e schemi che la gente trova sul web e vorrebbe realizzare e più di una volta mi sono trovato a dire alla gente “lascia stare, quella finale o la fai andare a triodo o la fai andare a pentodo, la connessione ultralineare in single ended NON funziona” e ovviamente la gente rimane stranita da queste mie risposte, tanto che ho a listino diversi trasformatori Single Ended con presa UL ma ne sconsiglio l’uso, anche perchè a un certo punto devo vendere e se non lo comprano da me lo comprano altrove. Si perchè ci si trova di fronte ad un’errore madornale condiviso ed imitato praticamente dall’intero mondo audiofilo, grandi marchi compresi, senza che nessuno si sia mai accorto. Il popolo degli autocostruttori e degli audiofili ad oggi è convinto che la connessione Ultra Lineare sia una soluzione valida sia in PushPull che in Single Ended e nessuno si preoccupa di verificare effettivamente come le cose vanno… Perchè quel nome “Ultra Lineare” è tanto rassicurante… non è solo Lineare… è ULTRA !!! (rafforzativo letterario psicologico, ma non di fatto).

Citando un frammento di testo preso da un sito tra i tanti, non metto il link visto che in sostanza sto gettare una bomba enorme su tutta la teoria…

Amplificatore Ultralineare

Si tratta di una particolare configurazione ottenibile solo con i pentodi in cui la griglia schermo viene collegata ad una presa intermedia del trasformatore di uscita in modo tale che la tensione della griglia schermo sia variabile ed insegua il valore della tensione di placca. Questo implica un rendimento alto e un comportamento che è una via di mezzo fra quello di un pentodo classico e quello di un triodo, nell’intenzione di sfruttare il meglio delle caratteristiche delle due tipologie di valvole (triodo e pentodo). La configurazione ultralineare si può adottare sia per un finale single-ended che push-pull.

Qui sotto lo schema di un’amplificatore Single Ended Ultralineare realizzato da un cliente SB-LAB apparso in questo articolo (clicca). Come si può vedere la griglia schermo è collegata ad una presa intermedia del trasformatore di uscita.

Voglio far notare il valore della resistenza posta sotto al catodo della KT88 nello schema, del valore di 360ohm… Ora cito quanto mi ha scritto il cliente che ha realizzato questo schema “se può aggiungere una sua nota nel non farsi influenzare dalla resistenza da 360 ohm, io l’ho sostituita con un valore misurato di circa 190 ohm, dopo vari tentativi perchè non tornava la giusta corrente di bias” … È un particolare molto importante ricordatevelo! Ma dico subito da ora che questo problema evidenzia il fatto che il signor Jean Hiraga non abbia mai testato lo schema che ha pubblicato su internet, perchè si sarebbe accordo che la polarizzazione della finale non torna. Questo schema circola su internet da decenni e nessuno si è mai posto il problema di capire come mai non tornasse la corrente di bias (molti sicuramente non se ne sono nemmeno mai accorti e hanno ascoltato solo distorsione felici e ignari affermando quasi sicuramente che andava anche bene).

Tutti coloro che un minimo di progettazione la conoscono, che sanno capire le curve caratteristiche di una valvola, sia essa triodo o pentodo e che sanno tracciare una retta di carico in base all’impedenza del carico, quindi del trasformatore d’uscita. Sanno che si stabilisce un punto di lavoro tensione/corrente “qualsiasi” o per lo meno spesso ci si affida a punti di lavoro caratteristici, entro i limiti di dissipazione della valvola e si traccia la retta che dipende dall’impedenza di carico. Ecco che con una valvola connessa in ultralineare NON è possibile utilizzare un punto di lavoro a propria scelta ma si è vincolati dalla caratteristica della griglia schermo. Se si cambia la tensione del punto di lavoro l’intero tracciato della valvola cambia completamente!!! Facciamo maggiore chiarezza, prendiamo le curve presentate sul datasheet della KT88 della Genalex (clicca per ingrandire):

Inizio a far presente che il datasheet della KT88 riporta usi in ultralineare esclusivamente in pushpull, all’epoca in buona sostanza non gliene fregava niente a nessuno di usare l’ultralineare in un single ended. Bene il progettista poco accorto potrebbe fare questo ragionamento: allora impedenza tipica per KT88 in SE sono 2500, a occhio la metto a 250volt con 120mA di bias e una tensione di griglia a -32 circa… Otteniamo la retta che potete vedere qui sotto:

Senza star a far montaggi a banco usiamo LTSpice per polarizzare una KT88 in questo modo e vediamo cosa succede… Il modello della KT88 utilizzato è quello dello stimato Norman Koren e posso assicurarvi che realizzato in vivo con una valvola vera il risultato sarebbe lo stesso preciso.

Ecco quello che succede: Corrente di BIAS 24mA … Ma come 24mA?! a questo punto chiunque abbia un minimo di sale in zucca (sono perdonati gli autocostruttori hobbysti, ma chi si dichiara progettista deve arrivarci!) dovrebbe domandarsi: “ma come mai le curve mi prevedono una corrente di 120mA e invece quando monto il circuito ne ho solo 24?!” cioè ci sta una piccola differenza per via della tolleranza delle valvole quindi devo aggiustare il bias un pochino, ma trovarsi 24mA invece di 120 è una differenza talmente grande che dovrebbe mettere in allarme che c’è qualcosa di profondamente sbagliato nella teoria utilizzata per stabilire la polarizzazione della valvola, la realtà è che tutti ignorano questo allarme e trimmano il bias finchè non forzano la corrente della valvola senza farsi domande… Usiamo ancora spice abbassiamo la tensione di bias fino a -18,7volt applicando anche un segnale di 18Vp alla griglia…

Il circuito ora sembra funzionare anche se si nota che la forma d’onda e visibilmente distorta, la valvola sta erogando solo 4Watt RMS. Cosa succedere se diminuisco l’impedenza del trasformatore da 2500 a 1500ohm?

La semionda bassa si è allungata e in generale sembra essere meno distorta! Quindi come mai quando si fa un single ended in ultralineare non torna la corrente di bias e nemmeno l’impedenza del trasformatore?! Riguardiamo le bene le curve presentate dal datasheet…

Notate quella linea trateggiata con indicato Va,g2(o) = 425V?! Facciamo un breve ripasso sul funzionamento delle valvole, triodi e pentodi, e sopratutto sulla loro costruzione interna, iniziamo osservando il triodo che ha 1 sola griglia e una placca a forma di “toast” molto sottile e vicina al catodo.

Poi osserviamo un tetrodo / pentodo che ha 2 o 3 griglie (nel caso della tetrodo a fascio la terza griglia è formata da 2 piastrine metalliche, ma la terza griglia non ci interessa in questo articolo), è invece importante notare che la placca è molto più lontana dal catodo in proporzione a quanto lo è nei triodi…

 

Nei triodi il campo elettrico della placca agisce direttamente sugli elettroni attirandoli, mentre la griglia controllo negativa li frena e ne regola il flusso, nei tetrodi / pentodi la placca è troppo lontana dal catodo per riuscire ad attirare gli elettroni emessi da sola (oppure li attira ma molto debolmente), nei tetrodi / pentodi è la griglia schermo (G2) polarizzata positivamente e posta subito dopo la griglia controllo (G1) ad accelerare il flusso di elettroni, ma essendo la G2 appunto una griglia formata da sottili fili la maggior parte di questi elettroni non riesce a depositarsi su di essa e per via della velocità acquisita in quello che si potrebbe chiamare effetto fionda essi proseguono la loro corsa fino’oltre la stessa G2 arrivando a risentire del campo elettrico della placca che li attira definitivamente a sè. È quindi palese che la corrente che giunge alla placca di un pentodo non dipende solo da quanto è negativa la G1 ma anche da quanto è positiva la G2.

In una connessione ultralineare, a riposo, la tensione che arriva alla G2 è pressochè la stessa che arriva alla placca essendo la resistenza interna dell’avvolgimento del trasformatore quasi irrilevante in questo frangente, quindi succede che se si varia la tensione di placca varia anche la corrente che circola nella valvola, e di parecchio, perchè si è variata inevitabilmente anche la tensione di G2, in ultralineare si può quindi parlare di curve “dinamiche” la dove invece i triodi e i pentodi (connessi a pentodo) hanno curve “fisse”.

Le linee tratteggiate del datasheet genalex di cui parlavo poco fa indicano sostanzialmente che il punto di lavoro può essere messo ad una corrente qualsiasi ma sopra quella linea, ossia restando a 425volt! Se si varia la tensione del punto di lavoro le curve rappresentate non sono più valide! cambiano completamente… Vediamo quello che succede con l’aiuto di uTracer che può essere impostato per acquisire anche curve in ultralineare. Per i motivi ora elencati (e una mancata implementazione software) utracer acquisisce la curve dinamiche solo al di sotto della tensione scelta (quella delle linee tratteggiate di genalex), per capire il fenomeno delle curve dinamiche io ho quindi evidenziato con un pallino nero un punto intermedio corrispondente a 300volt con la G1 ad una tensione di -25volt.

Con una tensione di “stop” a 400 volt abbiamo 80mA a 200volt con G1 a -25…

Se portiamo la tensione di “stop” a 300volt la corrente misurata sempre sui 200volt con -25 di G1 scende a un pò meno di 40mA

Se poi abbassiamo ulteriormente la tensione di “stop” a 250volt ci ritroviamo una corrente inferiore ai 20mA

Si può osservare inoltre che la capacità di erogazione di corrente della valvola scende molto, la resistenza interna aumenta ed è evidente dalla pendenza delle curve, con essa anche la capacità di erogazione di corrente e quindi di potenza sono pregiudicate. Nel caso di “stop” a 400volt la valvola poteva arrivare ad erogare un picco di 170mA a 50volt ma solo 60mA con lo “stop” a 250volt. Se tutto ciò non fosse abbastanza la modifica delle pendenza delle curve rende necessario cambiare l’impedenza del trasformatore per non avere forti distorsioni, la potenza che si arriva ad avere in altoparlante è pressochè la stessa (o insignificativamente superiore) che si avrebbe con una connessione a triodo puro, ma connessa a triodo puro la valvola risulta estremamente più lineare quindi in definitiva se non si vuole usarla a pentodo puro conviene usarla a triodo puro senza porsi nemmeno il problema dell’ultralineare.

Attenzione tutto questo discorso riguarda l’uso in classe A (single ended o pushpull ma sempre in classe A), dove la tensione del punto di lavoro non è elevata e quando non si conoscono le curve UL a differenti tensioni rispetto quelle riportate dal datasheet. La connessione ultralineare è stata concepita per essere sfruttata in pushpull in classe AB dove la tensione a riposo risulta elevata e quindi la valvola funziona bene e se ne trae vantaggio non solo in termini di distorsione ma talvolta anche in potenza, un’esempio di ciò sono le KT88 che in un pushpull in classe AB a pentodo possono erogare solitamente fino (e non oltre) 50 watt in modo sicuro, oltre la potenza di 50watt la griglia schermo inizia ad arrossare pericolosamente per via dei picchi di corrente che patisce quando la tensione di placca scende al di sotto della tensione dello schermo, invece quando le KT88 sono connesse in UL è possibile tirare fuori fin’anche 70/75watt sicuri e senza problemi di arrossamenti della G2 che inseguendo la tensione della placca non arriva mai a patire picchi di corrente così violenti come capita nella connessione a pentodo puro, ma ogni valvola è a sè.

In definitiva la letteratura audiofila ha prodotto tonnellate di schermi ed apparecchi costruiti spesso senza conoscenza di questo fenomeno e in cui appunto il risultato finale sia in termini distorsivi che uditivi era lasciato al caso, mi basta citare un single ended ultralineare con valvole EL34 di nota casa produttrice famosa (che non cito) che aveva una distorsione THD totale dell’8% già ad appena 1 watt RMS su carico resistivo. La connessione ultralineare va utilizzata in pushpull e quando si dispone di dati tecnici riguardo la polarizzazione e l’impedenza del trasformatore da utilizzare, in mancanza di questi dati o di un tracciacurve necessario ad acquisirli si finisce a costruire circuiti che daranno un risultato casuale e difficilmente prevedibile o al di sotto delle reali possibilità della valvola.

Scrivo questo articoletto per dire la mia su un’argomento molto dibattuto su internet anche se comincio a essere stanco di queste sterili polemiche e prese di posizione da tutte le parti dove se non ti conformi al pensiero comune vieni aggredito da tutte le parti. Parlo dell’uso del negative feedback e sul suo uso negli amplificatori audio e delle relative leggende che contornano l’argomento, perchè sostanzialmente molti effettuano una vera e propria caccia alle streghe. Non mi dilungherò su schemi, grafici e formule matematiche perchè non ne ho proprio voglia, mi limito a dire la mia dal basso della mia esperienza personale.

Agli inizi del secolo scorso, ai primordi delle comunicazioni telefoniche nelle centrali di ripetizione del segnale venivano utilizzate grosse valvole, capaci teoricamente di erogare grosse potenze, ma per amplificare segnali di ampiezza piuttosto modesta, il motivo era dovuto al fatto che l’eccessiva distorsione che si avrebbe avuto sfruttandole maggiormente avrebbe creato grossi problemi di funzionamento della linea telefonica, poi finalmente un giorno Harold Stephen Black inventò il negative feedback che permetteva di abbattere in modo consistente il rumore di fondo, la distorsione armonica e aumentare parecchio la banda passante di un circuito amplificatore permettendo di realizzare linee più lunghe e che potevano raggiungere molti più utenti e con una qualità della trasmissione telefonica che non era possibile altrimenti. L’invenzione del negative feedback diede quindi un grande slancio in avanti alla tecnologia, mi viene quindi da biasimare chi dice il contrario e che essa sia il peggiore dei mali che affligga gli amplificatori audio proponendo l’uso di circuitazioni senza feedback come soluzione a tutti i problemi.

Il feedback negativo esiste in natura! Provate a mettervi in piedi e a stare perfettamente immobili, potete sentire i muscoli del vostro polpaccio dare colpetti avanti e indietro, a destra e a sinistra, al vostro piede al ginocchio e alle cosce, questo allo scopo di mantenervi eretti in equilibrio senza farvi cadere al suolo come un manichino senza vita, questo che succede nel vostro corpo è una meccanismo di negative feedback, il cervello ordina al corpo di assumere una certa posizione, gli organi di senso (tatto del piede, equilibrio posto nell’orecchio, etc) captano l’effettiva posizione che il corpo ha assunto o se si stanno verificando cambiamenti della posizione dovuti a forze esterne (forza di gravità o qualcuno che vi da uno spintone) e inviano un feedback al cervello che risponde ordinando ai muscoli di applicare una forza inversa, ossia “negativa” a quella di “disturbo” allo scopo di compensarla. Questo meccanismo è perfetto, bhe forse no, non riusciamo a restare perfettamente immobili ma di fatto restiamo in piedi dondolado leggermente, ma grazie a questo meccanismo possiamo camminare, correre e compiere lavori complessi senza stramazzare al suolo e fratturarci il naso. La riuscire ad immaginare una maratona di atleti ubriachi? Direste che danno esempio di corsa perfetta? direi di no…

Amplificatori Zero Feedback

Come abbiamo già visto nell’articolo sul fattore di smorzamento l’assenza di controreazione trascina con sè un sacco di problemi quando l’amplificatore si trova ad operare in una condizione di reale funzionamento (carico reattivo, ossia diffusore), ma non sono solo la risposta in frequenza e l’andamento di fase che vengono disturbate dalla complessità di un carico reattivo ma viene pregiudicata anche la distorsione armonica dello stesso circuito al variare della frequenza, prendiamo questi esempi sempre riferiti all’amplificatore “B” ZERO FEEDBACK:

Nell’immagine 1 possiamo vedere la forma d’onda di una sinusoide a 1khz su carico resistivo, in giallo il segnale “perfetto” del generatore in azzurro l’onda che esce dall’amplificatore, si nota la classica compressione di una semionda, l’amplificatore è un single ended non particolarmente curato e fin quì è tutto normale…

Nell’immagine 2 lo stesso amplificatore su carico reattivo, qui la distorsione è evidente! Può sembrare un clipping ma in realtà abbassando il volume il “morsicotto” rimaneva, questo è dovuto agli elementi reattivi di un carico reale che sfasano l’andamento della corrente rispetto quello della tensione, sarebbe bastata pochissima controreazione per eliminare un problema così grave, nessuna controindicazione e solo giovamento, anche se purtroppo più di metà del mondo audiofilo è convinto che zero feedback sia il meglio che si possa desiderare.

Non dilungo l’articolo con altri grafici e analisi di spettro, sarebbe inutile, mi limito a dire che con lo zero feedback è possibile avere smorzamenti accettabili solo in rarissimi casi dove si utilizzano triodi con resistenze interne veramente basse, tipo 6336, 6080, 6AS5, 6C33 (la 300b non è tra queste) e poche altre simili e che comunque tutto dipende non solo dalla valvola ma anche dal trasformatore d’uscita e dal tipo di circuito…

Un’amplificatore zero feedback è un “estremo”, e spesso chi parla male del negative feedback, non solo per dar aria ai denti, ma riportando anche dati oggettivi riporta problemi dell’estremo opposto, ossia dei problemi che sorgono quando se ne abusa… instabilità, intermodulazioni e via discorrendo… la realtà purtroppo sta sempre nel mezzo ma la natura umana porta le persone spesso a schierarsi in una posizione ben definita e assoluta, perchè da sicurezza invece stare nel mezzo risulta scomodo sebbene a parer mio porti più vicini alla ragione. E dipende comunque dal risultato che si vuole ottenere e dal gusto personale dell’ascoltatore.

Sostanzialmente l’uso moderato e ponderato della controreazione in un’amplificatore valvolare è un requisito essenziale per ottenere un buon amplificatore, non me ne vogliano i sostenitori dello zero feedback ma questa pratica, frutto della moda degli ultimi anni, contribuisce a produrre una distorsione “soggettivamente” piacevole … nel senso che a qualcuno piace e a qualcun’altro non piace per niente (a mio parere quelli a cui non piace sono molto più numerosi di quelli a cui piace, ma i primi fanno meno sfoggio della loro preferenza), ma distorsione è e distorsione rimane e questo è un dato di fatto, non è la controreazione a cancellare cose dal segnale, ma la sua assenza a creare effetti posticci, che piaccia o no è qualcosa di personale, soggettivo e NON universale, MyFi e non HiFi. Ci sono tantissimi amplificatori commerciali di note case produttrici che ne fanno uso, rinomati per essere bensuonanti e nessuno si lamenta che sono retroazionati, al contrario su tutti i forum e sulle riviste dedicate agli autocostruttori si sponsorizza il zero feedback come l’unica strada per avere apparecchi che suonano bene e sinceramente inizio a pensare da un pò di tempo che il motivo sia un’altro…

Altri svantaggi dei circuiti zero feedback

Per quel che riguarda i valvolari un’altro svantaggio dei circuiti zero feedback è quello di necessitare di una cura maniacale nella selezione delle valvole per non trovarsi nella situazione di avere i canali non perfettamente bilanciati o dover inserire un’odioso controllo di bilanciamento… scusate ma non riesco a concepire di avere un potenziometro per bilanciare il volume del canale destro e sinistro che poi con la stereofonia non sei mai sicuro se l’hai regolato bene (ho visto con i miei occhi persone in preda a compulsioni ritoccare tale bilanciamento 3000 volte al minuto per l’intera audizione), o i 2 canali che suonano diversi tra loro. Aggiungiamoci i costi esorbitanti che molti chiedono per valvole selezionate con così tanta cura e il fatto che poi tali match sono destinati a svanire ben prima del reale esaurimento delle valvole che semplicemente si rodano e si assestano nel corso del tempo senza essere realmente alla fine della loro vita utile, nel senso che poi queste persone buttano via valvole buone magari nel pieno delle energie semplicemente perchè il match iniziale è ormai svanito. Ora non dico che in un circuito retroazionato puoi montare valvole marce e scarti di fabbrica senza poi patirne gli effetti negativi ma già con leggerissimi tassi di controreazione si riesce a pareggiare i 2 canali senza tanti problemi (con totale pace di chi sta sempre a ritoccare il bilanciamento, state sicuri che i 2 canali saranno bilanciati) usando valvole con selezioni decisamente meno critiche e meno onerose per il portafogli e che possono essere sfruttate più a lungo, diciamo almeno finchè effettivamente non siano sulla strada dell’esaurimento. In fine cito la storia che ho sentito almeno 100 volte di gente che racconta di aver un’amplificatore che suonava così bene ma così bene… Ma solo fino al giorno che non ha dovuto cambiare le valvole… cambiate le valvole non ha mai più suonato allo stesso modo… Un’altro punto a sfavore degli amplificatori zero feedback è l’incapacità patologica di controllare l’inerzia dei diffusori alle basse frequenze relegando l’uso di questi apparecchi solo abbinati con pochi tipi di casse che in qualche modo non patiscono troppo l’assenza di smorzamento tipo i classici monovia o diffusori pneumatici o a tromba, tagliando di fatto fuori quasi tutto il resto e in particolar modo diffusori reflex che patiscono tantissimo l’assenza di smorzamento vedi anche questo articolo. L’aumento della diffusione della biamplificazione in ambito domestico è una conseguenza alla diffusione degli amplificatori zero feedback, praticamente la gente relega il finale zero fedback a pilotare le medio alte dando il compito di pilotare le basse a un’altro amplificatore che ne è in grado asserendo che l’amplificatore che usano per le basse frequenze (retroazionato) non sia capace di avere le medio alte dell’altro mentre il zero feedback evidentemente non è capace di rendere delle buone basse frequenze ma tutto questo è paradossale, sembra quasi che sia impossibile fare un finale che renda bene su tutta la gamma, ovviamente non è così.

Stabilità dei circuiti retroazionati

Bisogna parlare anche un pò dei contro della controreazione, anche se in questo caso sono problemi più del progettista o del “montatore hobbysta” che dell’utilizzatore finale, lasciando da parte quei finali che ne abusano.

Quando si realizza un circuito che fa uso della controreazione si va incontro a tutta una serie di problemi abbastanza difficili da comprendere e gestire per un’autocostruttore povero di conoscenze, esperienza o di strumentazioni, la prassi di molti hobbysti è quella di prendere uno schema da internet e costruirlo pari e preciso con i componenti che riesce a reperire, con un cablaggio a “modo suo”, cioè lo monta come gli pare e non rispettando una disposizione dei componenti ben precisa semplicemente perchè non ha queste informazioni ma solo uno schema. Purtroppo però la realtà e le leggi fisiche che la regolano sono piuttosto complicate, un progettista quando realizza un montaggio e mette a punto il circuito di un’amplificatore non ha solo montato uno schema elettrico ma lo ha messo a punto attorno ai suoi trasformatori e in base a come ha disposto i vari componenti. I circuiti retroazionati sono potenzialmente instabili, dico potenzialmente e non “sicuramente” perchè qualcuno afferma che tutti i circuiti retroazionati siano instabili, essi stessi, sempre e comunque ed in ogni caso. NO! un circuito retroazionato è potenzialmente instabile ma se il circuito è messo a punto come si deve, è stabile senza se e senza ma. Il problema sorge quando lo stesso schema elettrico messo online e collaudato da chi lo ha disegnato viene realizzato da un terzo con trasformatori diversi, oppure anche con gli stessi trasformatori ma montato in modo diverso… in questo caso possono generarsi nel montaggio effettuato in modo differente accoppiamenti capacitivi parassiti (quindi involontari) tra linee/fili o piste di un PCB che vanno ad innescare un’instabilità e un’oscillazione la dove nell’originale non c’era nessun problema. Si pensi anche alle capacità di fuga, condensatori di compensazione e altre correzioni presenti in un circuito che potrebbero essere legati in qualche modo al trasformatore d’uscita o a sopprimere problemi legati al cablaggio originale che nel nuovo cablaggio potrebbero diventare inutili, di valore sbagliato o addirittura trasformarsi essi stessi nella causa dell’oscillazione nonostante lo schema sia stato rispettato, ma solo montato in modo differente, ecco che l’hobbysta si trova in grande difficoltà con problemi che non sa come risolvere oppure l’amplificatore sembra funzionare, ma suona male perchè in realtà innesca oscillazioni (magari RF, senza fischi udibili, ma facendo sentire in altoparlante un suono fortemente distorto) e l’hobbysta non ha nemmeno un’oscilloscopio per andare a vedere cosa esce dai morsetti dell’altoparlante, quindi alla fine conclude che i circuiti zero feedback siano migliori e suonino meglio semplicemente perchè sono più facili da finalizzare senza inciampare in questi problemi e non perchè suonino effettivamente meglio, o meglio… un’amplificatore zerofeedback suona sicuramente meglio di uno retroazionato che oscilla. Ho osservato decine di volte hobbysti montare cose, scontrarsi con questi problemi e in fine qualcuno gli diceva “stacca il filo dell’NFB” e secondo il loro parere dopo andava bene. Anche venditori di scatole di montaggio dire ai clienti che addirittura era colpa della valvole… “eh ad alcune EL34 non piace l’NFB”. Io stesso mi sono scontrato con la difficoltà quasi insormontabile di aiutare a distanza qualcuno con questi problemi perchè non è possibile dare indicazioni precise su cosa fare, ma si può solo spiegare ciò che sto spiegando qui e deve essere la persona a trovare la soluzione da solo, capire perchè e dove innesca una certa oscillazione e trovare il modo di risolverla, se poi la persona in questione non ha nemmeno uno straccio di oscilloscopio è praticamente impossibile dargli una mano a distanza, 2 esempi di queste situazioni sono nell’articolo del Settled34 e del pushpull di ciuffoli.

Sono sincero dicendo che se dovessi spiegare come risolvere i problemi di stabilità di un circuito retroazionato (seppur io sia capace di farlo) non saprei come spiegarlo, in un testo scritto, in modo efficace e che possa essere compreso da tutti, sono talmente tante le cose e gli argomenti che vanno tirati in ballo che non saprei da dove cominciare. Ciò non toglie che io affermerò, perchè è un mio parere, sempre che un circuito moderatamente retroazionato messo a punto bene sarà sempre superiore a uno senza controreazione.

Quindi sono arrivato a pensare che il diffondersi del mito del zero feedback sia iniziato con il diffondersi dell’hobby dell’autocostruzione audio con relative riviste dedicate (ma anche siti e forum) che di fronte a questi problemi hanno svicolato forse verso l’unica strada possibile ossia pubblicare schemi privi di feedback come compromesso per pubblicare qualcosa che montato come viene dall’utente medio possa per lo meno funzionare seppur con certe limitazioni, da li poi si è innescata la moda e sono subentrati anche costruttori professionali che hanno realizzato apparecchi zerofeedback fatti meglio fino a sfociare nell’aberrazione e negli estremismi di chi ripudia totalmente l’uso di NFB affermando che rovina il suono, cancella cose etc… Ripeto quanto detto qualche riga sopra: “Ci sono tantissimi amplificatori commerciali di note case produttrici che ne fanno uso, rinomati per essere bensuonanti e nessuno si lamenta che sono retroazionati”.

Se tanti dicono che zero feedback suona meglio, deve essere meglio no?

NO! è solo un loro gusto personale, basato sulle loro esperienze personali che non vale per tutti, quindi non dovete farvi deviare da queste mode e avere la mente aperta e provare diverse cose senza paraocchi, poi molto spesso queste persone si contraddicono da sole vedi ad esempio che parlano di amplificatori zero feedback ma che poi devi usare solo triodi perchè i pentodi suonano male, perchè non sanno che i pentodi sono stati inventati proprio per sopperire a una limitazione dei triodi che hanno una capacità parassita tra placca e griglia che permette la retrocessione locale del segnale, i pentodi hanno quella che si chiama griglia schermo e che serve proprio a schermare la griglia dai disturbi della placca, a sopprimere proprio quel condensatore parassita che retrocede segnale anche se in piccola parte alla frequenze audio. Quindi fanno discorsi del tipo voglio un’amplificatore realmente zero feedback, ma poi il pentodo no, quello suona male… Sono loro stessi nel momento che ammettono che il triodo suona meglio ad ammettere inconsapevolmente che il circuito con un pelo più di NFB suona meglio di quello che ne ha meno… Perchè un pentodo non necessariamente deve avere forti distorsioni armoniche dovute alla non linearità intrinseca, alcuni magari si, altri sono abbastanza lineari e di certo non è la THD la cosa peggiore che può capitare.

Differenze uditive tra zero feedback e controreazionato

Anche qui il discorso sarebbe molto complesso e dovrebbe prendere in esame circuiti uguali con o senza controreazione, purtroppo invece le persone finiscono sempre per paragonare apparecchi totalmente differenti tra loro e trarre conclusioni su chi suoni meglio solo in base alla presenza o meno di NFB su uno dei due come se tutto il resto (circuito, valvole, trasformatori) non contino niente, ci sono troppe differenze e il risultato finale non dipende solo dalla presenza o meno dell’NFB! Per capire bene cosa fa la contro reazione a livello acustico bisogna fare qualcosa che non è facile per tutti, ossia costruire un’amplificatore dove puoi inserire o disinserire la controreazione oppure dove il tasso sia variabile, in questo modo si ha lo stesso circuito con le stesse valvole e gli stessi trasformatori, solo con tassi diversi di NFB quindi solo in questa situazione si può giudicare ad orecchio quale sia il reale effetto introdotto da essa. Io l’ho fatto e sono qui a spiegarvelo…

Immaginate 2 estremi: il primo estremo è lo zero feedback con bassi gonfi un pò sconfusionati e invadenti e le medioalte con un effetto di distacco del suono dalle casse dovuto agli elementi reattivi del trasformatore d’uscita, ossia distorsioni temporali che qualcuno chiama effetto palcoscenico (cose aggiunte dal finale e non cose che vengono cancellate dall’uso di NFB).

Mentre il secondo estremo potrebbe essere un finale controreazionato di quelli fatti bene, quindi bassi secchi e veloci che non sovrastano e una gamma medio alta molto brillante e molto ben definita quasi da stato solido ma non così sparata, ancora gradevole all’ascolto e con meno effetto palcoscenico, quindi meno distorsioni temporali.

Ora assunti questi 2 estremi minimo e massimo immaginate che variando il tasso di controreazione possiate avere tutte le vie di mezzo tra i 2 estremi… partendo da zero e aumentando gradualmente il tasso di NFB potete udire le frequenze basse che gradualmente si asciugano e si definiscono, la nebbia in gamma alta che man mano si dirada e focalizza i suoni. È tutto qui, non ci sono misteri nè cose complicate e nemmeno cercando l’assenza totale di NFB si trova chissà che cosa se non la massimizzazione dello spanciamento delle frequenze basse.

E quando c’è troppa controreazione?

Iniziamo col dire che “quanto” sia troppo non è una cosa ovvia, nel senso che molti produttori che fabbricano amplificatori retroazionati dichiarano il tasso di NFB in decibel e i relativi clienti valutano questa cifra come valore assoluto, cioè molti dicono che oltre un TOT l’amplificatore non suona più bene, in realtà non è proprio così ovvia la cosa. La controreazione di per se stessa in un circuito ipoteticamente perfetto e ideale potrebbe essere anche 1000dB senza che possa creare il benchè minimo problema, ovviamente il circuito perfetto e ideale nella realtà non esiste, i circuiti reali sono costruiti con componenti imperfetti e non ideali quindi ad un certo punto l’aumentare della controreazione introduce instabilità, intermodulazioni e altre schifezze che sono poco gradevoli all’ascolto ma quanta controreazione ci voglia per far suonare male un certo circuito dipende abbastanza da quel circuito in sè, ad esempio se si realizza un finale a valvole con un trasformatore molto scarso basterà pochissimo NFB per farlo suonare malissimo, al contrario se sullo stesso circuito si monta un trasformatore d’uscita molto buono potrebbe divenire possibile usare molto più NFB senza avere problemi, quindi va assunto che il troppo è relativo e va valutato di volta in volta. In ogni modo quando la controreazione è troppa si ottiene solitamente una gamma alta fastidiosa, tagliente o sferragliante, poco gradevole e decisamente affaticante, altre volte il suono diventa piatto e chiuso.

Luoghi comuni

La caccia alle streghe zero feedback è talmente aggressiva che è diventato normale reclamizzare a caratteri cubitali cose del tipo “Nessuna controreazione” come dettaglio di importanza vitale, salvo poi leggere in giro commenti di gente che poi ne parla affermando che hanno problemi di controllo sulle basse frequenze.

Il secondo luogo comune è che chi usa il feedback lo faccia per mascherare la distorsione del circuito in quanto esso sia un’incapace che non riesce a farne a meno, questa seconda affermazione oltre ad essere offensiva per un’intera categoria di persone sicuramente preparate (andreste mai a dire ai progettisti di audio research che sono degli incapaci? lo direste ai progettisti di McIntosh? a quelli della Luxman, della Graaf? e di 1000 altri marchi che hanno fatto la storia dell’alta fedeltà) è anche rigirabile alla rovescia… nel senso che allora si potrebbe benissimo affermare che chi non usa contro reazione lo fa in quanto è incapace di far andare bene un circuito che ne prevede l’uso.

In conclusione

Entrambe gli estremi zero feedback o troppa controreazione portano con sè difetti, essendo che la perfezione non esiste è desiderabile avere un finale quanto più possibile equilibrato, quindi come dicevo all’inizio dell’articolo probabilmente la verità sta nel mezzo, quindi in valvolari moderatamente retroazionati.

Vorrei sapere quanto e in che modo incide il fattore di smorzamento di un amplificatore, e perchè, se è importante, molto spesso non viene indicato nelle specifiche di un apparecchio?

Ho parlato più volte di smorzamento in vari miei articoli su questo stesso sito, e riporto sempre questo parametro nelle caratteristiche degli amplificatori che realizzo e a volte anche in quelli che riparo dopo averli misurati, ma mancava ancora una pagina che spiegasse cos’è visto che su internet molti hanno le idee confuse.

Il fattore di smorzamento in breve

Molto semplicemente l’altoparlante essendo un organo meccanico in movimento è soggetto alla forza d’inerzia, quando viene sospinto in una direzione ha quindi la tendenza a proseguire per un pò questo suo movimento anche quando la forza che ha generato la spinta iniziale viene a mancare, avendo il diffusore il foam che si comporta come una sospensione, o una molla dobbiamo quindi immaginare che abbia la tendenza a generare movimenti ondulatori che vanno a diminuire un’oscillazione dopo l’altra finchè l’energia non si esaurisce, queste si chiamano onde smorzate. Inoltre l’altoparlante possiede una propria massa, quindi reagirà in modo diverso alle differenti frequenze reagendo in modo molto marcato nei punti di risonanza e reagendo poco al di fuori di questi.

Il fattore di smorzamento è la capacità di un’amplificatore di controllare il diffusore: di frenarlo quando risponde in modo troppo marcato o cerca di andare dove la sua inerzia lo conduce, e di spingerlo con maggiore forza quando la sua reazione è troppo debole cercando per quanto gli è possibile di fargli seguire quello che è l’andamento del segnale audio, più è altro lo smorzamento migliore è la capacità dell’amplificatore di tenere sotto controllo il diffusore, più è bassa più il diffusore farà quello che gli pare.

Detta così la soluzione sembrerebbe facile: facciamo un’amplificatore con un sacco di smorzamento, cosa che viene bene sopratutto ai circuiti a stato solido. Purtroppo per i sostenitori del transistor e per fortuna nostra da amanti delle valvole però la realtà è molto più complicata e l’insieme amplificatore e casse è soggetta a parecchi altri parametri i quali sono tutti interdipendenti e le valvole tornano in gioco in modo piuttosto agguerrito.

Il fattore di smorzamento tecnicamente

Su internet si trovano diversi articoli tecnici, molti dei quali esclusivamente teorici o assolutamente faziosi nei quali si lascia intendere che il fattore di smorzamento deve assolutamente avere valori altissimi, spesso irraggiungibili con amplificatori valvolari, pena il cattivo suono. Ma la realtà è spesso molto diversa, e in questo articolo cercherò di tenere in considerazione quelle che sono esperienze reali di ascolto poi misurate e spiegate a numeri, perchè qualcuno dice:

“Alla fine conta solo come suona!”

Niente di più sbagliato, si conta come suona, se suona bene o male è importante, ma il fatto di suonare bene o male non è slegato ai parametri strumentali dell’amplificatore come molti credono, 2 amplificatori che hanno le stesse identiche strumentali avranno un suono molto simile se non del tutto uguale, il fatto è che spesso le case produttrici (sia di trasformatori che di amplificatori) dichiarano dati fasulli e quindi capita che un’amplificatore che dovrebbe essere uguale a un’altro in realtà non lo è, o uno che dovrebbe essere superiore a un’altro in realtà sia inferiore, quindi l’audiofilo che misura ad “orecchio” si convince che le strumentali non contino niente, ma purtroppo si sbaglia perchè non tiene in considerazione che le strumentali potrebbero essere false.

In fase di progettazione e messa a punto dell’amplificatore le strumentali giocano un ruolo fondamentale per poter giudicare se il circuito funzioni bene o male o se sia superiore o inferiore ad un’altro apparecchio, anche sonicamente, e questa è una realtà oggettiva.

Il “fattore di smorzamento”, per definizione, è il rapporto tra l’impedenza di carico e l’impedenza di uscita Rout dell’amplificatore. Come impedenza di carico si assume convenzionalmente un resistore.

Ossia: Smorzamento = Impedenza del carico / Impedenza di uscita dall’amplificatore

L’impedenza del carico sarà una resistenza da 4/6/8 ohm a seconda dell’impedenza degli altoparlanti che possono essere interfacciati all’amplificatore mentre l’impedenza di uscita dall’amplificatore viene definita normalmente come “Rout”.

Fattore di Smorzamento Note
24 (o più) Valori molto difficili da ottenere con un valvolare, quasi impossibile, da considerarsi amplificatore a valvole estremamente retroazionato o amplificatore a stato solido.
Valori da 15 a 20 Valori molto difficili da raggiungere con un valvolare ma non impossibili, se viene usata retroazione locale o circuiti come l’STC potrebbe suonare estremamente bene se i trasformatori hanno sufficiente banda passante, ma potrebbe suonare molto male se viene usata retroazione ad anello chiuso.
Valori da 8 a 14 Valvolare moderatamente (e ponderatamente) retroazionato, se il trasformatore ha sufficiente banda passante e il circuito è stato messo a punto nel migliore dei modi è sicuramente un’amplificatore che suona molto bene.
5 Valore accettabile, con un fattore di 5 è un’amplificatore valvolare poco retroazionato, sicuramente bensuonante ma che potrebbe variare il suo comportamento sonoro in modo “percettibile” in base alle casse con cui viene collegato.
2 Valore tipico del valvolare non retroazionato, con fattori di smorzato di questo tipo ci si può permettere di pilotare solo casse monovia assolutamente senza crossover passivi in mezzo al segnale, è assolutamente inaccettabile con la maggiorparte dei diffusori. Un’amplificatore con questo fattore di smorzamento muta pesantemente il proprio comportamento in base al tipo di cassa connesso, anche trovata la cassa che si crede ottimale ad orecchio si avranno audizioni molto distorte, quindi l’ottimale sarà solo “a gusto personale” e sempre al di sotto del desiderabile o dell’ottenibile quindi ottimale solo perchè non si è sentito niente di meglio e si convinti che meglio di così non si possa sentire. In totale assenza di retroazione anche locale è sostanzialmente impossibile avere fattori di smorzamento superiori con un valvolare (a parte rare eccezzioni circuitali), c’è chi parla di trasformatori con bassissima induttanza dispersa (con un sacco di sezionamenti ma che poi ti perdono in banda passante alta) o di usare valvole con Ri bassa, quindi si parla di triodi meglio dei pentodi, o di fare pushpull in classe A piuttosto che in classe AB tutto questo per giocare a tirare qualche decimale in più ma alla fine si cerca di alleggerire il cavallo lento dal “peso” delle pulci. I difetti tipici di amplificatori con fattori di smorzamento così basso sono la sensazione di una gamma bassa esaltata (alcuni dicono “coda sui bassi” o “bassi gonfi”) oppure di avere una gamma medio alta ovattata (il classico cuscino sull’altoparlante), si ha una perdita di dettaglio sonoro consistente e l’introduzione di onde smorzate generate dell’inerzia dei coni e una perdita di dinamica, tutti questi difetti possono presentarsi in diversa misura a seconda della cassa usata, quindi l’amplificatore suona diverso in base alla cassa. Le casse che esaltano di meno il basso smorzamento sono le monovia “aperte” casse con coni di diamentro ridotto quindi con poca inerzia o molte casse pneumatiche che sono quindi intrinsecamente frenate.
Valori inferiori a 2 Valvolare progettato e costruito veramente male e/o con pessimi trasformatori.

Dato che l’impedenza di un diffusore, è molto lontana dall’essere costante, il valore del fattore di smorzamento assume un significato diverso a seconda dell’andamento dell’impedenza con la frequenza del diffusore.

Le teoria e i sostenitori del transistor dicono che se lo smorzamento è molto alto (per es. superiore a 100) e soprattutto costante con la frequenza, difficilmente ci saranno problemi. Ma un’amplificatore deve prima di tutto dar godimento all’ascolto e le strumentali dovrebbero essere in secondo piano, l’esperienza comune di chi si avvicina al mondo dei valvolari è proprio di un’ascolto molto più godibile rispetto alle amplificazioni a transistor che se anche di buona qualità risultano spesso “violente” e troppo affaticanti (sopratutto per ascolti prolungati), il problema è che poi spesso si va da un’estremo all’altro, dall’amplificatore che smorza troppo o troppo retroazionato che ha determinati problemi a quello che smorza troppo poco che ha problemi diversi.

Io nella mia vita, in tutti i campi, non solo quelli “audio”, ho sempre osservato le persone schierarsi agli estremi: chi preferisce avere un problema rispetto un’altro, ma tutti hanno problemi alla fine e non se ne rendono conto, spesso invece la soluzione ottimale (non esente da problemi perchè la perfezione assoluta non esiste, ma dove i problemi sono ridotti al minimo possibile) si ha nel mezzo, se si cerca di trovare un punto di equilibrio, un compromesso tra 2 condizioni. Questa spesso è la strada più difficile da ottenere perchè richiede ragionamento e prove su prove, mentre lo schierarsi da una parte piuttosto che dall’altra è molto meno faticoso ma bisogna  rinunciare a qualcosa.

Nel campo audio, per me, il compromesso tra l’amplificatore a transistor che smorza tantissimo e che ti spacca i timpani perchè suona come una scatola piena di vetri rotti che viene agitata e l’amplificatore a valvole privo di retroazione dove il cono dell’altoparlante va dove gli pare facendoti venire il mal di testa è in un’amplificatore sempre valvolare con moderato negative feedback, non troppo da rendere gli acuti metallici ma lo smorzamento deve essere sufficiente a tenere a bada i coni degli altoparlanti e a non perdere dettaglio sonoro. L’unica maniera di riuscire a fare questa cosa è avere trasformatori d’uscita con bande passanti molto elevate perchè applicare negative feedback ad un trasformatore scarso rende il suono brutto e siccome sul mercato sono pochi i produttori che vendono trasformatori buoni alla fine le persone si arrendono e devono scegliere tra avere poco smorzamento o tanto negative feedback con relative distorsioni.

Tornando al fattore di smorzamento, esso indica indirettamente una serie di caratteristiche dell’amplificatore che vanno dalla risposta in frequenza ad anello aperto, al fattore di retroazione fino alla massima tensione prodotta sul carico al variare del carico stesso. Noto il Fattore di Smorzamento (per esempio 80 su 8 ohm) si risale al valore di Rout dell’amplificatore (8:0.80= 0.1 ohm).

Per “Rout” si intende questo: immaginiamo l’amplificatore perfetto (quindi solo teorico) che può erogare corrente infinita, la “Rout” e una resistenza posta in serie tra l’amplificatore e il carico (altoparlante). Il valore di questa resistenza limita la quantità di corrente erogabile dal nostro amplificatore immaginario, e quindi limita la sua capacità di smorzamento.

È preferibile un fattore di smorzamento moderato ma costante con la frequenza, piuttosto che uno elevato che diminuisce con la frequenza a partire da 1kHz: questo infatti indica che la risposta in frequenza ad anello aperto dell’amplificatore è limitata. La limitazione della larghezza di banda ad anello aperto è una delle cause della distorsione in generale e della distorsione di intermodulazione dinamica  in particolare. In generale il fattore di smorzamento dipende dalla frequenza e può diminuire sia verso le basse frequenze (accoppiamento in alternata) sia verso le alte frequenze (diminuzione del guadagno ad anello aperto verso le alte frequenze).

Per essere più chiari ad anello aperto si misura quella che è la banda passante reale del circuito e più in generale la banda passante del trasformatore che di solito (se il circuito è progettato bene) è molto inferiore a quella tipica del circuito preso da solo.

L’applicazione del negative feedback estende dal banda passante, praticamente quando il trasformatore inizia a “calare” il circuito reagisce mettendoci più potenza per tenerlo su fin dove è possibile, ma quando questo avviene la rete di negative feedback (a causa delle rotazioni di fase introdotte dal trasformatore) comincia a introdurre distorsioni nel segnale, rispunta nuovamente il problema di avere dei trasformatori d’uscita con una banda passante il più elevata il possibile, perchè si applica il negative feedback per avere uno smorzamento decoroso ma non si desidera introdurre distorsioni in gamma udibile, quando si ha un trasformatore ad elevata banda passante le distorsioni più grosse introdotte dal negative feedback saranno molto oltre la soglia degli ultrasuoni.

Effetti del fattore di smorzamento sulla risposta in frequenza del diffusore acustico

La variabilità dell’impedenza dei diffusori e del fattore di smorzamento dell’amplificatore origina un’infinità di combinazioni più o meno felici, con differenze sonore ben udibili e ben misurabili (al contrario di quello che pensano molti audiofili “ad orecchia” che passano la vita a sperimentare combinazioni a caso e spesso senza criterio finchè non ci prendono per puro caso, convinti che questi fenomeni siano impossibili da misurare).

Le variazioni sulla risposta in frequenza, causate dall’accoppiamento ampli+diffusori, va da frazioni di dB a 2 dB (e oltre). Nelle figure che seguono sono riportati alcuni esempi di risposta in frequenza misurata ai capi di un diffusore con amplificatori diversi. Quelle illustrate sono certamente variazioni udibili. Per l’acquisizione di questi grafici mi sono servito del mio carico reattivo che simula un diffusore a 3 vie oltre che di un normale carico resistivo.

Il grafico qui sotto riporta la risposta in frequenza di un’amplificatore valvolare “A moderatamente retroazionato” su un carico puramente resistivo, in giallo la risposta in frequenza (il leggero calo di 0,2dB che comincia a 2khz circa è dovuto ad una compesazione interna del circuito) e in azzurro la risposta in fase.

Nel secondo grafico vediamo la risposta in frequenza sempre dell’amplificatore “A” su di un carico reattivo (quindi una situazione di funzionamento reale) come si può vedere l’andamento della risposta in frequenza risulta turbato come anche quello dell’andamento di fase.

In questo grafico invece possiamo osservare un’amplificatore “B”, classico valvolare ZERO FEEDBACK ossia senza controreazione, non importa che sia una prestigiosa 300B, come si vede quest’ultimo è totalmente in balia del carico (quindi del diffusore). Nella condizione di assenza di controreazione si hanno fortissime DISTORSIONI sia nel dominio della frequenza che nell’andamento della fase.

Ogniuno di questi 3 esempi non ha un’andamento perfetto, e il loro andamento cambierà sempre in base al diffusore connesso, ma maggiore è il loro smorzamento più si avvicineranno all’andamento ideale, più fedele sarà la riproduzione sonora.

Come aumentare il fattore di Smorzamento

Prendendo in considerazione solo il mondo valvolare ci sono diversi modi per aumentare il fattore di smorzamento (o diminuire la Rout di uscita che è la stessa cosa) di un’amplificatore, alcuni di essi sono messi in pratica frequentemente ma purtroppo spesso danno scarsi risultati e non sono senza controindicazioni.

  1. Diminuire molto l’induttanza dispersa del trasformatore d’uscita: questo fa si che ci sia maggiore accoppiamento tra primario e secondario e che quindi la placca della valvola finale “senta” maggiormente l’andamento del diffusore. Scartiamo a priori i trasformatori prodotti di certi cagnacchi che sfoggiano troppo il loro titolo di “ingegnere” ma producono trasformatori avvolti a caso con più di mezzo Henry di induttanza dispersa (una vera esagerazione). Prendiamo un trasformatore medio decente, diciamo con 10mH di induttanza dispersa, migliorare da 10mH a 5mH può portare un’aumento dello smorzamento di 1 o 2 unità al massimo, quindi diciamo che abbiamo un’amplificatore che smorza 8 dopo smorza 9. Il problema è che per farlo va aumentato il sezionamento del trasformatore, con conseguente aumento delle capacità e diminuzione delle banda passante, quindi è una cosa che va valutata caso per caso, se si ha un trasformatore con una banda già risicata aumentare il sezionamento ci fa aumentare di 1 lo smozamento ma portare un peggioramento di tutti gli altri paramentri.
  2. Mettere in parallelo più valvole: mettendo 2 valvole in parallelo si ottiene una Ri dimezzata, il problema è che la Ri delle valvole è sempre molta alta, sopratutto per i pentodi e il più delle volte anche una Ri dimezzata resta ugualmente alta e il miglioramento in fattore di smorzamento è veramente minimo, va meglio con valvole che hanno Ri molto basse ad esempio le 2A3 che hanno una Ri di 800ohm. Però mettere valvole in parallelo non è senza controindicazioni, purtroppo 2 valvole non sono mai perfettamente uguali. Il match delle valvole il 99% delle volte è fatto su un punto statico e non garantisce che l’andamento dinamico sia uguale e se anche fossero perfettamente uguali (matchate su tracciacurve e non su prova valvole) non c’è garanzia che restino uguali durante il loro invecchiamento, questo può portare distorsione ma anche problemi di oscillazioni del circuito stesso! Genericamente dico sempre che è meglio usare una sola valvola grossa che 2 piccole in parallelo, quando possibile e comunque mai più di 2 valvole in parallelo. Sul mercato di vedono amplificatori con 6/8 valvole in parallelo e quelli sono veri generatori di problemi. Il pushpull in classe A sarebbe in linea teorica un pò meglio del pushpull in classeAB perchè mostra una Ri inferiore ma il miglioramento non è molto in più in classe A abbiamo meno potenza, maggiore dissipazione, minor durata delle valvole.
  3. Usare o aumentare il tasso di contro reazione, la controreazione è il modo più efficace per aumentare molto lo smorzamento ma anche il più discusso. C’è molta discussione e disinformazione riguardo l’uso del negative feedback, ma il tasso di retroazione, in condizioni opportune, non è necessariamente un male. Come già detto e ridetto nelle mie pagine se il trasformatore d’uscita ha una banda passante scarsa, le rotazioni di fase che introduce unite alla controreazione sono devastanti per il suono, siccome sul mercato sono rari i trasformatori con bande passanti elevate la “massa” si è messa in testa che la controreazione sia il “male assoluto” da evitare assolutamente, ma come sempre a formare questi pregiudizi c’è l’ignoranza e la superficialità tecnica dei molti, perchè il vero problema è la banda passante dei trasformatori punto e fine della discussione. Se il trasformatore ha una banda passante elevata l’uso di negative feedback non introduce distorsioni e intermodulazioni in gamma udibile e quindi si può godere l’aumento di smorzamento senza gli effetti collaterali del negative feedback.

In definitiva per me progettare e mettere a punto un’amplificatore HiFi è come mettere a punto una macchina di formula uno, si cerca di avere il massimo da tutto ma è sbagliato rinunciare alle cose più significative per concentrarsi su quelle meno importanti. Riprendendo l’esempio grottesco dell’inizio di questo articolo: io voglio il cavallo veloce, poi magari lo alleggerisco anche dalle pulci, altri si limitano a togliere il peso delle pulci ma a tenersi il cavallo lento.

La misura del fattore di smorzamento

Per misurare il fattore di smorzamento di deve misurare l’impedenza di uscita dell’amplificatore (Rout). Un modo semplice per farlo è applicare un segnale sinusoidale all’amplificatore, regolare il volume per ottenere una certa tensione sul carico (che deve essere una resistenza di valore noto uguale all’impedenza ai morsetti del trasformatore, quindi 8ohm sulla boccola da 8ohm o 4 ohm sulla boccola da 4 etc..) e utilizzare la formuletta del partitore di tensione resistivo. Note la tensione a vuoto (senza carico), con carico collegato e la resistenza di carico si risale al valore di Rout e di conseguenza al valore di smorzamento.

Rout = (tensione senza carico – tensione con carico) / (tensione con carico / resistenza di carico)

Quindi se misuro 8 volt su 8ohm e 10volt senza carico Rout è (10-8)/(8/8) = 2

Mentre lo smorzamento si calcola così, DF = Resistenza di carico/Rout

Quindi 8/2 = 4

Attenzione ad eseguire la misura dello smorzamento

Come abbiamo visto per calcolare il fattore di smorzamento di un’amplificatore è necessario misurare dal vivo la tensione ai capi di un carico e poi staccare il carico e vedere quanto questa tensione aumenta senza toccare null’altro, e poi fare i dovuti calcoli.

NOTA BENE: Staccare il carico di un’amplificatore a valvole non è sempre sicuro, se è un’amplificatore costruito bene, con trasformatori ad alta banda passante e senza troppo feedback non ci sono problemi, ma purtroppo certi amplificatori commerciali fortemente retroazionati spesso e volentieri entrano in forte auto oscillazione, e nella condizioni di auto oscillazione è possibile che avvengano fenomeni distruttivi specie su finali di grossa potenza, possono guastarsi i trasformatori e/o le valvole, quindi sconsiglio a chiunque non sappia come muoversi di fare questo tipo di misura. In caso di dubbi io a volte procedo accendendo gradualmente l’amplificatore con il variac, tenendo monitorato con l’oscilloscopio quello che avviene sulla boccola di uno dei canali, priva di carico, mentre si inietta un debole segnale sinusoidale, portando su di tensione molto lentamente e con delle pause tra un’incremento e l’altro si nota se dall’amplificatore inizia ad uscire solo il segnale che stiamo iniettando o se cominciano gradualmente dei fenomeni oscillatori incontrollati, nell’ipotesi si stabilisca che l’amplificatore privo di carico non è stabile si può spegnere immediatamente senza provocare danni (in quanto l’alimentazione molto ridotta impedisce che le oscillazioni diventino troppo violente). Nella situazione di un’apparecchio che è instabile senza carico io semplicemente non effettuo la misura e consiglio a tutti di fare lo stesso. Un’Audio Research V70 che fu accidentalmente scollegato da una delle casse quando era acceso ha tirato giù il contatore di casa e sfondato il suo trasformatore di alimentazione da quasi 1kW. Altri amplificatori potrebbero rovinare il circuito stampato con scariche di alta tensione tra le piste o guastare gli stessi trasformatori di uscita per scariche interne. Quindi non effettuate questa prova se non siete sicuri di non far danni.

Un modo per non fare danni è quello di usare il variac per alimentare l’amplificatore un poco alla volta, tenendo l’oscilloscopio connesso alle boccole di uscita. Si da su tensione un poco alla volta provando anche a iniettare segnale all’ingresso, appena si nota il minimo segno di un’inizio di oscillazione all’uscita si spegne e si abbandona l’idea di effettuare la misura, avendo tenuto l’amplificatore sotto alimentato con le valvole fredde e bassa anodica non si causeranno danni.

Il mito della corrente

Facciamo chiarezza su una cosa si cui molti parlano in modo poco chiaro (perchè poi loro stessi non sanno cosa stanno dicendo). Alcuni dicono che l’amplificatore a transistor pilota meglio perchè eroga più corrente di quello a valvole, la frase detta così però ha ben poco senso, praticamente stanno parlando della Rout (e di conseguenza dello smorzamento) ma la frase buttata così è priva di valore, perchè a parità di potenza tra il transistor e il valvolare poi dipende dalla Rout dei 2, ok che con i transistor fare 200Watt è facile con le valvole no, ma paragoniamo cose uguali: io ho detto “a parità” quindi transistor da 10Watt contro Valvolare da 10Watt e il risultato non è così scontato come i signori del silicio credono.

L’amplificatore a transistor è un’amplificatore di corrente mentre quello a valvole un’amplificatore di potenza: in parte vero in parte falso perchè per avere un’amplificazione puramente in corrente dovreste avere un carico tendente a zero, una voragine nella quale riversare vagonate di Amper, ma purtroppo i carichi reali non sono tendenti a zero, quindi ai capi di essi si forma una caduta di tensione e la corrente è limitata da questa resistenza/impedenza, quindi alla fine l’amplificatore di corrente è costretto a comportarsi pure lui come un’amplificatore di potenza, che è costretto ad aumentare la tensione ai capi del carico per riuscire a far passare più corrente quindi più potenza.

Mi limito a dire che c’è un momento (molto breve) nella dinamica di un’altoparlante, e più precisamente quando il cono è protratto in fuori e comincia il suo rientro, in cui la sua impedenza diventa molto bassa pari quasi alla resistenza del solo avvolgimento di rame della bobina mobile, momento nel quale un’amplificatore a transistor potrebbe riuscire a riversare tantissima corrente, quanta gliene permette la resistenza della bobina sommata a quella dei cavi. Il fatto che questo brevissimo spunto di corrente serva effettivamente a qualcosa però e un’altro paio di maniche, perchè per quel brevissimo istante l’altoparlante seguirà la sua corsa per la sua inerzia punto e basta.

C’è chi dice che avendo gli amplificatori a valvole un trasformatore d’uscita, che altro non è che un’adattatore di impedenza, soffrono il disadattamento d’impedenza, cioè quando l’altoparlante non mostra la sua impedenza nominale, e per un’altoparlante è normale mostrare un’impedenza molto diversa da quella nominale al variare della frequenza (ne ho parlato in tutto l’articolo), anche qui c’è del vero e del falso esposto in modo fazioso o da semplici ignoranti perchè è vero che al variare del carico sul secondario ho delle variazioni anche dell’impedenza primaria del trasformatore con conseguente variazione della retta di carico, quindi quando l’impedenza di un’altoparlante scende mi si impenna la retta di carico vista dalla valvola finale con conseguente limitazione di potenza erogata…

Dovrei fare un’altro articolo dove spiego la rette di carico ma per essere brevi: se il finale è un pentodo, al di sotto di una certa impedenza primaria minima non corrisponde un’aumento significativo della corrente che riesce ad erogare la valvola e quindi vi è una diminuzione della potenza, mentre se il finale è un triodo potrei avere una limitazione fisiologica della corrente che può erogare il catodo e quindi avere ugualmente una diminuzione di potenza, quello che però i faziosi non dicono (o più probabilmente non sanno, perchè si son convinti che il trasistor è superiore senza sapere abbastanza del valvolare) è che se io non sono un fesso e so progettare potrei prevedere un trasformatore d’uscita con un’impedenza primaria più alta di quella che si usa normalmente, in questo modo avrei una retta di carico più coricata, che lavora più in tensione e quando il carico mostrato dall’altoparlante scende e la retta inizia a impennare la valvola avrebbe molto più spazio per riuscire ad erogare ugualmente la potenza che deve erogare prima di arrivare al suo limite. Purtroppo queste cose spesso non le conosce nemmeno chi progetta e costruisce a valvole… vedono che il datasheet della 2A3 suggerisce di usare un trasformatore da 2500ohm e quello ci mettono, non vanno a pensare che quel datasheet è stato scritto nel 1930 e che la 2A3 era pensata inizialmente per radio in onde medie/lunghe, non ragionano su nulla. Io ho usato la 2A3 su un carico di 7000ohm e ha delle prestazioni sorprendenti, con un fattore di smorzamento di 13 e una Rout di 0,6ohm non ha proprio niente da invidiare a un corrispettivo a transistor quanto a erogazione di corrente, ma è valvolare e senza nfb globale, solo locale, la purezza del suono è imparagonabilmente migliore alla roba a stato solido.

Abbinato a diffusori ad alta efficienza la bassa potenza non è problema.