I precedenti articoli che ho pubblicato su questo argomento hanno smosso la curiosità di diversi utenti che mi hanno chiesto informazioni privatamente su questo argomento spinoso. Gli articoli a cui mi riferisco (che consiglio di leggere) sono questi:

Cos’è il Fattore di smorzamento dell’amplificatore?

Negative Feedback e la caccia alle streghe

SB-Nibiru – Prototipo – Perché non esiste solo la distorsione armonica

Riassumendo, il punto della questione è che, nonostante la stampa di settore e tutti i vari guru dell’alta fedeltà valvolare continuino imperterriti a spacciare il mito dell’amplificatore zero feedback come soluzione indispensabile per ottenere un buon suono, la realtà che vedo è che moltissime persone sono scontente del suono dei loro apparecchi o degli apparecchi che vendono. I guru e la stampa di settore dell’alta fedeltà hanno demonizzato tutto quello che fa uso di controreazione, spingendo i produttori a seguire la moda, ma così facendo hanno ristretto le possibilità di scelta al punto che tanti abbandonano questo mondo totalmente, o passano allo stato solido perché non sono più disposte a spendere soldi per apparecchi che trovano insoddisfacenti. Restringendo il mercato ad apparecchi ipercostosi, spesso dalle doti discutibili, e la clientela che lo frequenta ad una nicchia di persone troppo spesso estremiste e talebane. E non è finita qui perché questa follia dilagante comincia a intaccare anche il mondo dello stato solido, in quanto cominciano a spuntare qua e là anche amplificatori a transistor/FET zero feedback. I produttori sono accecati dai prezzi che sono disposti a pagare i clienti estremisti, perdendo di vista i numeri ben più grandi del resto del pubblico.

Io ho già dimostrato, nel mio piccolo, che l’impiego di trasformatori di qualità molto elevata, unitamente a un moderato e accurato uso della controreazione, può portare alla realizzazione di apparecchi dalle doti sonore uniche e che sono apprezzate in modo molto positivo anche da quegli utenti che ascoltano musica da decenni e che fino ad oggi avevano snobbato certe soluzioni tecniche in quanto demonizzate ovunque si leggesse di valvole, rimanendo sorpresi da quello che si riesce a ottenere facendo le cose nel modo giusto, ottenendo risultati impensabili o che molti per anni hanno agognato e ricercato nei loro valvolari (tutti zero feedback), cambiando valvole in modo compulsivo senza mai riuscire ad arrivare al risultato sperato. Ma i guru continuano la loro folle corsa verso il baratro, perdendo clienti dopo averli spennati, rovinando apparecchi, rovinando il mercato e la credibilità di tutta una categoria.

La domanda che mi è stata posta da un visitatore del sito è stata:

Ma con un budget elevato sarebbe possibile progettare e costruire, per esempio, un SE a triodi con nessuna retroazione, né globale né locale, e che funzioni sonicamente bene? Da abbinare a diffusori ad alta sensibilità e facili da pilotare?

Ci tengo a dirlo, perché la domanda dimostra ancora una volta l’opera di proselitismo dei guru che dicono che se vuoi che suoni bene devi spendere tanto e il progetto sia fatto “bene”. Però non si capisce come debba essere fatto questo progetto per essere fatto “bene”, ma soprattutto più di una volta ho visto apparecchi venduti a svariate migliaia di € (e non necessariamente cinesi) avere talmente tanti problemi di funzionamento che dovevo dire al cliente che, per farli suonare bene, si sarebbe dovuto ricostruirli da zero buttando via tutto, trasformatori compresi… Perché io sono sincero, altri “tecnici” da cui erano andati prima di me si limitavano a rubargli soldi vendendo valvole che dovevano risolvere chissà cosa ma che poi non risolvevano un bel niente, perché se il circuito è sbagliato non c’è valvola che possa risolvere il malfunzionamento. Gli altri hanno guadagnato la vendita di una sporta di valvole, al contrario di me che ho detto la verità e non ho guadagnato niente, ma alla lunga questi personaggi pagheranno la loro disonestà, o almeno si spera, perché resta un nutrito gruppo di utenti che amano cambiare apparecchi e valvole in continuazione.

Quindi, tornando alla domanda sopra, io rispondo che basta fare un circuito ben fatto e con un uso corretto di controreazione per ottenere risultati ottimi. Come ho spiegato negli articoli dei link sopra, il più grosso problema dell’assenza di feedback in un amplificatore è il fattore di smorzamento molto basso e tutti i problemi sonori che questo causa, soprattutto se si abbina l’amplificatore con diffusori che abbiano inerzie elevate (coni con diametro elevato) e/o dotati di reflex.

La domanda quindi è:

È possibile avere un fattore di smorzamento decentemente elevato su un finale valvolare senza usare controreazione?

Ho già accennato negli altri articoli che il fattore di smorzamento “naturale”, ossia lo smorzamento che il finale mostra anche privo di controreazione, dipende al 50% dal trasformatore d’uscita e al 50% dalla valvola finale, o meglio dalla “resistenza interna” di tale valvola. Le caratteristiche del trasformatore d’uscita sono comunque legate in buona parte a quelle della valvola, quindi alla fine si può dire che, se il trasformatore è una scelta quasi obbligata, la responsabilità del risultato finale, quanto a smorzamento, dipende in maggior parte dalla valvola, mentre non c’entra il driveraggio. Tutto dipende quindi solo ed unicamente dalla resistenza interna della valvola finale, dalla sua classe di funzionamento (classe A o AB) e dal rapporto di trasformazione del trasformatore.

Come è già stato detto in altri articoli, il Damping Factor non è altro che un modo di assegnare un “punteggio” a quella che è la resistenza d’uscita di un circuito, o Rout. Infatti il valore del DF si ottiene dalla Rout precedentemente calcolata tramite formula matematica: DF = L/Rout, dove L è il valore del carico. Mentre la controreazione non è altro che un modo di abbassare la Rout di un circuito.

Nel caso di un amplificatore valvolare, la teoria dice che, se si vuole aumentare lo smorzamento senza usare controreazione, è necessario adottare una valvola che abbia di per sé una resistenza interna molto bassa. Ma quali valvole vanno bene e quali no? Genericamente posso dire che, perché il gioco dello smorzamento senza controreazione funzioni, servono valvole con resistenze interne inferiori ai 200ohm, oppure mettere in parallelo valvole in modo da raggiungere una Ri combinata sufficientemente bassa. È sconsigliato il single ended parallelo perché il trasformatore soffre la DC e ha maggiori dispersioni, mentre una configurazione push-pull in classe A si rivela essere la soluzione migliore.

Quindi le valvole devono essere triodi o pseudo tali e la rosa delle scelte possibili si limita alle 6080 / 6AS7 / 6336 / 6C33 e alle varie equivalenti di queste valvole che ho elencato… (chiunque conosca altre valvole con caratteristiche simili è pregato di segnalarle sotto nei commenti).

Tutte le altre valvole, anche le super conosciute e acclamate dal grande pubblico degli audiofili, comprese le beneamate 2A3 / 300B / 845 / 211, hanno Ri troppo elevate e, messe a zero feedback, finiscono per dimostrare fattori di smorzamento bassissimi, mai oltre un fattore 2 o 3 (e chi dice di ottenere fattori di smorzamento elevati, zero feedback, con queste valvole racconta balle).

Calcolo dello smorzamento “teorico” Zero Feedback

Dato questo circuito teorico:

Abbiamo un trasformatore con un rapporto di trasformazione “n” formato da un avvolgimento primario e un avvolgimento secondario; entrambi gli avvolgimenti hanno una resistenza parassita RDC1 e RDC2. La resistenza RDC1 va considerata in serie alla Ri del triodo, mentre RDC2 va considerata in serie all’altoparlante. La Rout si calcola con questa formula:

((Ri+RDC1)/(n*n))+RDC2

Come si calcola il rapporto di trasformazione?

Radice Quadrata di Imp.Pri/Imp.Sec

Dove le impedenze, sia primarie che secondarie, sono espresse in ohm.

Assumiamo che il triodo sia una sezione della 6336A con una resistenza interna di 330ohm, la RDC1 del trasformatore sia 80ohm, la RDC2 sia 0,3ohm, l’impedenza primaria 3k e la secondaria 8ohm, quindi il rapporto di trasformazione è: 19,365:1

((330+80)/(19,365*19,365)) + 0,3 = 1,39ohm
Pari a uno smorzamento DF di “L/Rout”, ossia 8/1,39 = 5,7 (appena sufficiente)

Cosa succede se modifichiamo il trasformatore per avere un secondario da 4ohm invece che da 8? Il rapporto di trasformazione diventa di 27,386:1, mentre RDC2, che prima era circa 0,3ohm, diventerebbe circa 0,2 (non 0,15… attenzione che da 4 a 8ohm le spire non raddoppiano!) quindi la formula diventa:

((330+80)/(27,386*27,386)) + 0,2 = 0,746 (arrotondando i decimali)
Pari a uno smorzamento DF di 4/0,746 = 5,36

Quindi lo smorzamento non cambia cambiando tra le varie prese del trasformatore d’uscita; la differenza tra i 2 calcoli è dovuta agli arrotondamenti, questo a smentire qualche cialtrone che afferma che lo smorzamento sia diverso se si usa una cassa da 8ohm sulla presa a 8ohm piuttosto che una cassa a 4ohm sulla presa a 4.

Cosa succede se usiamo una famosissima e bellissima e tanto di moda 300B con Ri di 740 con il classico trasformatore da 3k, rapporto 19,365, RDC1 da 64ohm e RDC2 da 0,09ohm…

((740+64)/(19,365*19,365)) + 0,09 = 2,234
DF 8/2,234 = 3,58 (insufficiente)

Continuiamo a divertirci: qualcuno che non sa far conti né misure vanta PSE con la 845 con fattori di smorzamento dichiarati a 3 cifre sopra lo zero. La Ri della 845 è di 1700ohm, diviso 2 perché ci sono 2 valvole in parallelo: 850ohm. Trasformatore sempre da 3k ma molto più grosso di quello che si userebbe con una 300B per via delle potenze maggiori, quindi RDC maggiori… non devo starlo nemmeno a calcolare, è ovvio che lo smorzamento sarà molto più basso di 3,5…

Adesso che ho dimostrato che con le valvole fighette famose non si va da nessuna parte quanto a smorzamento zero feedback, torniamo alla nostra 6336A. Cosa succede se usassi un trasformatore da 5k primari invece che da 3k? Il rapporto di trasformazione è: 25:1 e diciamo una RDC1 di 100ohm (valore ipotetico).

((330+100)/(25*25)) + 0,3 = 0,988ohm
Pari a uno smorzamento DF di “L/Rout”, ossia 8/0,988 = 8,09 (fattore di smorzamento assolutamente ottimo)

Sembra di aver trovato il sacro graal, ma purtroppo questi erano tutti calcoli teorici, che considerano un trasformatore ideale privo di perdite, quindi con un trasferimento di energia di 1 tra primario e secondario. Purtroppo, però, nei trasformatori reali il trasferimento di energia è sempre inferiore a 1, quindi c’è un’ulteriore resistenza “fantasma” in serie al nostro circuito che potete immaginare interposta tra primario e secondario, nel dominio magnetico. L’energia elettrica che passa nel primario si trasforma in energia magnetica che si trasferisce al secondario trasformandosi di nuovo in energia elettrica; in questa tripla trasformazione di dominio (elettrico/magnetico/elettrico) purtroppo ci sono delle perdite inevitabili che si possono immaginare come un’ulteriore resistenza in serie al circuito.

Il secondo problema sta nel fatto che, aumentando l’impedenza primaria del trasformatore, la retta di carico vista dalla valvola si corica molto, quindi si ha una diminuzione drastica della potenza trasferita al carico. Si potrebbe ovviare a questo problema spostando il punto di lavoro a una tensione molto più alta, ma per loro natura valvole come le 6080/6336 etc. non possono sopportare tensioni di placca molto elevate. Il datasheet della 6336A indica una tensione massima di 400volt, ma nella voce “absolute values”, il che significa che non è consigliabile farla lavorare così in alto… ma deve essere il punto morto superiore dove cade la retta di carico; il punto a riposo sarà quindi molto più basso. Delle chance in più si potrebbero avere con delle valvole di riga TV connesse a triodo, che possono gestire tensioni molto più alte e quindi impedenze elevate, ma hanno però anche Ri molto più elevate, quindi è probabile che alla fine ci si trovi incatenati a un albero e non si possa andare molto in là in assenza di feedback… Proviamo a calcolare cosa uscirebbe con un SE di 845 su un trasformatore da 12k primari, rapporto 38,73, RDC1 217ohm, RDC2 0,22

((1700+217)/(38,73*38,73)) + 0,22 = 1,498
DF 8/1,498 = 5,3

Come appare evidente, si è sempre lì attorno, e fidatevi che nessuno può infrangere le leggi della fisica, se non forse Dio… e i ciarlatani truffatori che lo scrivono, ma poi sono solo un sacco di balle. Voglio far notare, inoltre, che la RDC2 appare molto importante per il risultato finale: è quindi buona cosa che l’avvolgimento secondario abbia una resistenza DC la più bassa possibile, pena la penalizzazione del fattore di smorzamento. È quindi buona pratica che tutte le sezioni del secondario siano possibilmente poste in parallelo tra loro, andando contro a quanto affermato da altri personaggi che vanno affermando che le sezioni del secondario vadano poste in serie perché poi le tensioni non sono uguali tra le varie sezioni e quindi fanno a pugni e distorcono blabla… se le avvolgi male con un numero di spire diverso sicuramente avrai problemi, se no son solo paranoie, come un altro sacco di cose senza senso che si leggono negli scritti di queste persone.

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Il dilemma del push-pull

E in push-pull come si calcola lo smorzamento? Questo argomento ha fatto scoppiare una guerra tra guru… Nel push-pull le 2 valvole sono da considerarsi in serie o in parallelo? I guru dicono in parallelo, ma purtroppo si sbagliano. Nel push-pull il calcolo resta uguale, ma la resistenza interna delle 2 valvole si somma. Trascurando la resistenza degli avvolgimenti del trasformatore, il circuito equivalente lo si può pensare fatto così:

Per misurare l’impedenza di uscita si devono cortocircuitare i due generatori equivalenti che simulano le due valvole (in pratica si azzera il segnale audio all’ingresso dell’ampli). L’impedenza di uscita è quella che si vede dall’uscita dell’ampli guardando dentro al secondario, ed è pari alla serie delle due resistenze interne delle valvole riportata al secondario. E questo non perché le valvole operano in controfase, ma perché il primario è fisicamente collegato in serie alle valvole.

Qualcuno potrebbe essere portato a pensare che in effetti il circuito da considerare sarebbe questo:

Potrebbe sembrare che il condensatore che compare nello schema possa cambiare le cose, ma non è così: in un amplificatore push-pull in classe A le correnti di segnale nei due rami sono uguali e opposte, quindi nessuna corrente di segnale scorre nell’alimentatore. Del resto è risaputo che in un amplificatore push-pull in classe A la potenza fornita dall’alimentatore è costante e non dipende dall’ampiezza del segnale audio, proprio perché la corrente del segnale audio non scorre nell’alimentatore/condensatore.

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Vediamo un’applicazione pratica

Un cliente mi ha chiesto l’avvolgimento di un trasformatore da 6kAA da usare con le 2 sezioni in push-pull di una 6336A polarizzate in classe A, proprio per fare esperimenti su questa teoria a cui anche io pensavo già da tempo e che mi ha portato alla fine a scrivere questo articolo. Il trasformatore ha una RDC primaria di 196ohm, mentre quella secondaria è di circa 0,7ohm.

((660+196)/(27,386*27,386)) + 0,7 = 1,84
DF 8/1,84 = 4,34

Montato il circuito di prova a banco si ottiene una potenza superiore ai 10 watt con un DF effettivo di 4,0, dovuto ovviamente alle perdite del trasformatore non considerate nel calcolo teorico. La 6336 in questo tavolaccio è polarizzata con 90mA di bias per sezione, per una dissipazione di 40 watt complessivi su 60 possibili; aumentando leggermente la corrente di bias diminuisce la Ri della valvola e lo smorzamento aumenta ancora un pochino. Il cliente che ha ordinato questi trasformatori da 6k ha poi paragonato i risultati ottenuti con altri trasformatori costruiti da altri fornitori con una coppia di trasformatori da 7k:6ohm (rapporto di trasformazione 34,157:1) disadattati collegando un carico da 8 sulla presa a 6, causando una distorsione alle frequenze più basse in quanto l’induttanza primaria era insufficiente in tale condizione di disadattamento, ma solo per misurare il DF che si otteneva. Il trasformatore in questa situazione rifletteva sulla valvola un’impedenza di circa 9k e il DF misurato era di circa 8 ma con un calo drastico della potenza, che si riduce a 6 watt.

Per voler verificare la situazione da lui simulata ho collegato sul mio trasformatore da 6k:8ohm (rapporto 27,386) un carico da 12ohm, riflettendo sul primario un’impedenza di 9k, ottenendo anch’io un DF di 8 nonostante il rapporto di trasformazione del mio trasformatore fosse inferiore a quello dell’altro trasformatore 7k:6ohm (rapporto 34,157). Il che indica che, con tutta probabilità, se avessi realizzato un trasformatore da 9k:8ohm (rapporto 33,541) avrei sostanzialmente avuto gli stessi risultati (o migliori) ma senza compromettere le basse frequenze.

La mia conclusione è che sostanzialmente non è vantaggioso ricercare smorzamenti elevati con circuiti valvolari zero feedback, perché ci si riduce ad avere rendimenti in termini di potenza molto bassi. Basti pensare che la 6336A dissipa 60 watt, diventando calda come il sole, per erogarne appena 6 watt all’altoparlante, poco meno di quello che può darti una comune EL34 che arriva a 7 in single ended. E la qualità di questi 6 watt con uno smorzamento di 8 non differisce dalla qualità di altri 6 watt con lo stesso smorzamento ottenuti per mezzo di feedback fatto bene. Poi bisogna tenere in considerazione che in una classe AB appena accennata potrebbe già erogarne 15 e, con un pelo di NFB, avere tranquillamente uno smorzamento anche di 8 o 10.

So che tante persone vogliono continuare a negare la realtà e a credere che senza feedback suoni meglio. Però è innegabile che con queste valvole si possono ottenere smorzamenti decenti usando tassi di controreazione inferiori a quelli che sarebbero necessari con altre e, per questo, dovrebbero essere prese in considerazione come “interessanti” dagli autocostruttori.