Schadeode e Triodi Virtuali – Un’interessante alternativa all’ultralineare

  • Maggiore Potenza
  • Minore distorsione
  • Utilizzabile anche in Single Ended

Schade o Partial Feedback – Migliore dell’ultralineare ?

Ripeto spesso ai miei clienti che il suono delle di per sè non esiste, che a suonare è tutto l’amplificatore nel suo insieme e che se lo sai progettare bene, su per giù, puoi far suonare qualsiasi più o meno come qualsiasi altra. Non parliamo di amplificatori dove diventa una gara a chi distorce nel modo più “soggettivamente bello” ma di circuiti pensati per essere e riprodurre bene il segnale senza troppe colorature,  in buona sostanza non vogliamo che la “Monna Lisa” assomigli a un quadro di “Jackson Pollock”.

Nella mia esperienza una delle valvole più ostiche da addomesticare è stata sicuramente la EL84. La EL84 è un pentodo da 12watt di dissipazione con una resistenza interna di ben 38k. Con una resistenza interna così alta è stato anche difficile produrre un trasformatore d’uscita () che rendesse bene sulle basse frequenze perchè l’ primaria necessaria era davvero alta e per raggiungerla si finiva a pregiudicare l’estensione in alto. Questo pentodo è stato molto diffuso nelle vecchie radio d’epoca e in amplificatori valvolari per chitarra elettrica, come il famosissimo VOX AC30. Sostituiva la 6V6 nei circuiti che montavano valvole Noval. Però su una radio l’estensione in basso non era importante in quanto i piccoli d’uscita utilizzati all’epoca spesso non scendevano sotto i 500Hz per concezione, lo stesso dicasi per gli amplificatori da chitarra che non dovevano produrre frequenze molto basse e dove comunque la distorsione era ricercata. In HiFi molti circuiti dal disegno classico che utilizzano la EL84 finiscono per avere un suono abbastanza tipico, vintage, che mentalmente associo al suono della EL84. Supratutto sui pushpull dove la Ri raddoppia e diventa necessario fare tanto se si vogliono raggiungere tassi di smorzamento un minimo decenti come in questo clone Dynaco 410, ruggente, dal suono antico e per i miei gusti decisamente poco piacevole. In ultralineare la sistuazione non migliore di molto e per altro la EL84 non ti da nemmeno la soddisfazione di dire, “la connetto a triodo!”… Connessa a triodo la curve hanno una pendenza molto accentuata, solitamente in questi casi si utilizza un trasformatore con un’impedenza elevata e si allunga in tensione ma… NO! Il datasheet della EL84 consiglia di non superare (tensione statica) i 300volt Placca e G2, quindi o ci si riduce come qualcuno che ha prodotto dei ridicoli SE con la EL84 a triodo da 0,4Watt o pushpull da 2Watt poi nascondendo la propria incapacità affermando che “è il suono che conta”, oppure si prende un’altra strada più sensata.

Anche se l’avevo già usato in passato, solo oggi ho preso la palla al balzo per parlare in modo approfondito di un tipo di circuito chiamato Schadeode o Partial Feedback.

Questa topologia di circuito è definita dall’uso di 2 resistori, uno porta il segnale di placca sulla griglia controllo e l’altro è posto in serie al segnale di ingresso, essendo questi 2 segnali in opposizione di fase, alla griglia giunge un segnale differenziale che è il prodotto della reciproca sottrazione dei 2 mediato da queste resistenze, esso eè un loop di feedback locale dalla placca alla griglia. Questo loop di feedback fornisce dei vantaggi: abbassa la distorsione, la resistenza interna della valvola e il rumore, estendendo al contempo la larghezza di banda del circuito. Poiché il ciclo di feedback è così breve, questo sistema di feedback trova pochi dei problemi di instabilità solitamente associati all’uso del feedback ad anello. La quantità di controreazione applicata dipende dai valori di R1 e R2. Questo sistema implica che il generatore di segnale, ossia lo stadio che pilota la , esca con una Zout molto bassa, tipicamente uno stadio ad inseguitore o un SRPP, la cui Zout sia irrilevante rispetto il valore di R1. Volendo invece fare uno Schade Feedback verso uno stadio che esce di anodo si figurerebbe un circuito con questo aspetto:

In questa variante di circuito il tasso di retroazione applicata dipende dal rapporto che R1 ha verso R2/R3 e la Ri del triodo pilota. Rispetto il circuito con le resistenze dove è virtualmente possibile fare quanto NFB si vuole (in quanto le resistenze sono perfettamente lineari) qui si è limitati dalla linearità dello stadio pilota che ad un certo punto sarà spinto dal segnale proveniente da R1 in zona di saturazione/interdizione provocando una forte distorsione proveniente proprio da questo elemento.

Iniziamo però a vedere in dettaglio quello che fa questo circuito e perchè dovrebbe essere migliore della connessione ultralineare. Come scritto ad inizio pagina si ha maggiore potenza rispetto all’ultralineare. Il pentodo ha la massima resa in termini di potenza trasferita al carico (40/50% in alcuni casi anche il 60%) ma anche la massima Ri mostrata al trasformatore e generalmente un tasso di distorsione alto, un pentodo connesso a triodo o un triodo vero e proprio invece ha il rendimento minimo in termini di trasferimento di potenza (20/25%) ma anche una Ri molto più bassa mostrata al carico e un basso tasso di distorsione. In ultralineare si ha un rendimento intermedio sia in potenza che in termini di Ri mostrate al carico e distorsione. Poi come se non fosse finita la connessione ultralineare trova larga applicazione nei pushpull ma sull’uso nei single ended risulta limitativa, sconveniente… produce solo poca potenza in più rispetto la connessione a triodo ma con molta più distorsione, anche se nonostante questo molti distorsofili continuano ad utilizzarla proprio perchè non sono amanti dell’alta fedeltà ma appunto della distorsione, come si può vedere qui. Di fatto la connessione ultra lineare in single ended non ha senso, ne ho già parlato qui.

Con la connessione Schadeode invece è possibile avere il rendimento di potenza di un pentodo con una Ri mostrata al carico ed una distorsione volendo anche inferiori alla stessa valvola connessa a triodo, ed è possible utilizzarlo profiquamente anche in Single Ended!!! Volere la moglie ubriaca e la botte piena, in questo caso si può! Incredibile? Guardate i grafici qui sotto, paragoniamo prima la EL84 a pentodo alla stessa connessa a triodo…

PentodoTriodo

Poi guardiamo le curve della EL84 in ultralineare, al 20% e al 40%, come viene indicato dal datasheet della valvola, in questo caso come già sapete le curve sono valide solo se il punto di lavoro viene posto alla tensione di 300volt, e non è possibile spostarlo sopra o sotto questa tensione senza cambiare completamente il grafico come già spiegato in un’altro articolo…

Come è possibile vedere, la EL84 in UL che sia al 20 o al 40% non ha delle curve entusiasmanti, si perde potenza senza quasi niente in cambio, quandi conviene lasciarla connessa a pentodo, ma vediamo con la connessione Schadeode, che il software di uTracer mi consente di simulare, come diventano le curve. NOTA: tutti i grafici sono stati acquisiti da una vera EL84 inserita nel tracciacurve e non sono frutto di simulazioni al computer.

Come si vede i limiti di corrente/tensione sono gli stessi della valvola che funziona a pentodo, quindi ad esempio una retta di carico alla sinistra del grafico, può arrivare fino a 50volt con 100mA di corrente trasferendo la stessa potenza che la valvola erogherebbe a pentodo, ma le curve hanno pressochè la stessa pendenza della EL84 connessa a triodo. Nella connessione realmente a triodo la stessa retta di carico si fermerebbe con la saturazione della valvola a 150volt / 75mA trasferendo quindi molta meno potenza. Praticamente una EL84 a triodo che riesce ad erogare la stessa potenza di una EL84 a pentodo. Me vediamo cosa succede aumentando il tasso di retroazione locale:

I limiti sono ancora quelli della EL84 connessa a pentodo ma la pendenza della curve e il guadagno sono molto diminuiti, ossia la sua resistenza interna è diminuita e ora servono fino a -36volt per portarla in interdizione, di fatto abbiamo creato un triodo nuovo che non esisteva. Niente a che vedere con l’ultralineare e poco importa se verso l’alto le curve non proseguono come nei triodi veri perchè la retta di carico normale non arriverà mai in quella zona. L’abbassamento della Ri della valvola virtuale poi diventa utile per aumentare il tasso di senza l’uso di NFB ad anello, ma con questo tipo di controreazione ancora meno dannosa di quella convenzionale. Nota per chi volesse fare esperimenti: il punto di lavoro statico (tensione/corrente/polarizzazione di griglia) si stabiliscono sulle curve della valvola a pentodo, perchè il funzionamento a triodo virtuale avviene in regime dinamico ma non su quello statico.

Qui sotto i link a qualche sito esterno che parla dello stesso argomento:

Tube CAD

Bertola Valves

Su questo sito potete trovare il progetto alimede con la EL84 pilotata in Schade Feedback con una 5842 come driver, il vecchissimo progetto libero con il single ended con la 6JZ8 (il fattore di smorzamento di questo circuito resta basso in quanto il tasso di feedback locale è basso a sua volta). E a breve dovrebbe arrivare un progetto premium di un pushpull con le EL84 dove tenterò di ottenere un fattore di smorzamento accettabile senza uso di feedback ad anello, della potenza di 15 watt. Inoltre per completare il discorso va detto anche che lo Schadeode può essere utilizzato con qualsiasi valvola, anche un triodo, ottenendo l’abbassamento della sua resistenza interna.

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6 Commenti
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Sandrelli
Sandrelli
10 giorni fa

Il primo l’ho provato per un pre di linea con solo un triodo di segnale per canale (senza trasformatore d’uscita) e un pot del volume da 10Klog in ingresso, ma ho dovuto mettere in parallelo a R1 una piccola capacità per recuperare banda… ha una dinamica superiore rispetto la configurazione senza controreazione, insomma, interessante giocarci sopra

Sandrelli
Sandrelli
13 giorni fa

si, scusa, al secondo esempio

Sandrelli
Sandrelli
13 giorni fa

Se non sbaglia la simulazione, il secondo schema ha una risposta in frequenza inferiore a quella ottenibile con il feedback d’anello e riduce un po’ quella ad anello aperto