Riparazione Apparecchiature Valvolari

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 e degli 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 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 (triodo e pentodo). La configurazione ultralineare si può adottare sia per un finale single-ended che push-pull.

Qui sotto lo 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 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 , 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 e si traccia la retta che dipende dall’impedenza di carico. Ecco che con una 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 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 , 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 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 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.

2 risposte a Single Ended + Ultralineare: Quando il mondo intero sbaglia e nessuno se ne accorge!

  • Come ho scritto sull’articolo a mio parere l’uso di ultralineare in configurazione SE non porta nessun vantaggio ma solo maggiore distorsione, basta che guardi le curve di esempio della KT88 sull’articolo, come puoi vedere è assimetrica,, la distanza tra le varie linee inizialmente è più larga che verso la fine, in SE non è lineare. L’UL è nato per essere usato nei pushpull dove diventa vantaggioso usarlo, se con la 6V6 triodo ottieni 3 watt con l’UL ne hai forse 3,2?! ma distorce molto di più! non ha senso, fallo andare a triodo, oppure se vuoi più potenza a pentodo. Poi fai quello che vuoi, ma io non lo farei. Posso segnalarti questo progetto https://www.sb-lab.eu/sb-varuna-phono-single-ended-6v6gt/ , di cui potrei rendere disponibile lo schema come premium, posso fornirti il set di trasformatori per realizzarlo o per realizzare quello che hai trovato su internet, ho visto lo schema è molto semplice e va bene per cominciare, oltre alla 12AU7/ecc82 potresti usare anche altre valvole simili e anche la poco conosciuta e snobbata ECC84 che è antesignana della ECC88, ha un mu di poco superiore alla ecc82 (24 invece di 22) ma la pendenza della curve è molto inferiore (ha una resistenza interna che è quasi la metà di quella della ECC82!), potrei anche suggerirti qualche modifica come ad esempio un feedback disattivabile o variabile così puoi sentire la differenza ad orecchio e formare una tua preferenza invece di dar solo credito ai soliti guru.

  • Ciao ho letto con interesse tutta la trattazione e siccome mi stò accingendo anche io alla costruzione di un single end (modesto in potenza e senza tante pretese essendo il mio primo…) con finali 2x 6V6 pilotate da 1/2 triodo ecc82 per canale, vorrei chiedere un parere.
    Lo schema che ho trovato in rete e che mi è piaciuto è realizzato con TU a presa intermedia. Cito il modello per chiarezza: 6V6 Marblewood.
    Dovendo approvvigionarmi dei 2 TU, mi domando se un TU ultralineare non è sufficiente, anche in considerazione del fatto che ho visto altri schema dove la tensione di graglia schermo viene prelevata dalla tensione anodica tramite una resistenza.
    Ringrazio e attendo un parere

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