Qual’è la resa di potenza di un finale a valvole?

Come difendersi da pratiche commerciali scorrette messe in atto da alcuni produttori di apparecchiature valvolari che spesso mettono confusione gli utenti poco esperti della materia. Ho ricevuto l’ennesima email con richieste di chiarimenti in merito alla questione:

Ciao mi chiamo *** recentemente ho chiesto informazioni su un forum riguardo uno con le EL34, un’utente mi ha consigliato il tuo progetto di SE con le EL34 quello pilotato con le in totem perchè l’ha realizzato e ha detto che va molto bene ma tu scrivi che è un 7 watt e a me non bastano, io invece ho trovato questo schema (schema censurato) ed è l’unico da 15watt che ho trovato e l’ho realizzato con le EL34 invece che con le KT88 però non mi soddisfa, visto che mi hanno parlato bene di te mi puoi spiegare la differenza, forse perchè questo schema usa l’ultralineare e tu no? puoi farmi un con la presa al 43% o puoi modificarmi il tuo progetto per più di 15 watt visto che non mi bastano? Ciao e grazie.

Ciao innanzitutto dell’uso dell’ultralineare in single ended ho già parlato in questo articolo che puoi leggere cliccando qui, l’uso dell’ultralineare non aumenta la potenza erogata da un in single ended ma al contrario la diminuisce. In secondo luogo io sono solito indicare la potenza per singolo canale, questo vuol dire che i miei 7 watt sono 7+7, nello schema di cui mi hai passato il link vedo scritto 15watt il che lascia pensare che sia inteso 15 watt sommando la potenza dei 2 canali, diciamo watt complessivi, una pratica che ha lo scopo solo di mettere un numero più grande e trarre in inganno i meno accorti. Ma incerti di questa cosa possiamo anche simulare il circuito per vedere cosa ne esce. Utilizzerò LT Spice, un software FREE di simulazione di circuiti analogici realizzato dalla multinazionale Analog Device che è possibile scaricare cliccando qui, mentre il modello delle utilizzato è stato realizzato Norman Koren che oltre ad essere un appassionati di valvole ha ricevuto qualche premio nobel per la matematica (quindi di cui ci si può fidare), ho utilizzato spesso i suoi modelli e ho sempre ottenuto nella realtà risultati molto vicini al simulato. Simuliamo quindi lo stadio finale con la KT88 e portiamolo a ridosso del clipping, il trasformatore simulato è da 3k con presa al 43%, per comodità è stato simulato un trasformatore ideale privo di resistenze DC e con un accoppiamento prossimo a 1, quindi la perdita di potenza su questo trasformatore virtuale è praticamente assente, vediamo cosa succede:

La corrente al catodo è di 110mA, se il catodo è sollevato da massa di 40volt e la tensione anodica di 450volt, quindi sulla stanno cadendo 450-40=410volt con 110mA di corrente, 410*0,11=45,1, la valvola sta dissipando 45watt sui 40 ammessi da una KT88 (35 watt di placca + 5 watt di griglia schermo) ora è ovvio che nella realtà il trasformatore d’uscita abbia una resistenza DC che causa una certa caduta di tensione e quindi la tensione che arriva in placca alla KT88 sarà inferiore a 450volt, ipotizziamo che il trasformatore cada 10volt, quindi aggiusto la tensione di a 440volt invece di 450..

Ora sulla valvola cadono 400volt con 100mA di corrente quindi sta dissipando esattamente 40 watt su 40 ammessi, mentre il trasformatore simulato è sempre ideale, siccome il catodo è sollevato da massa di 40 volt il massimo segnale iniettabile in griglia controllo prima di portare la valvola al clipping sarà di 40volt picco, vediamo cosa esce dal secondario del trasformatore:

Il picco positivo è di 12,29v quello negativo di 13,57 per un totale di 25,86volt picco picco.
I=V/R; 25,86/8=3,23A Picco Picco.
W=V*I; 25,86*3,23=83,52 Watt Picco Picco
WRMS=WPP/8; 83,52/8=10,44 Watt RMS su un trasformatore ideale privo di perdite, quindi in un circuito reale con un trasformatore reale la potenza RMS effettiva sarà sempre inferiore a 10,44Watt, mediamente la dispersione di un trasformatore è di circa un 30%, anche se dipende da trasformatore a trasformatore, quindi mediamente la potenza effettiva potrebbe scendere a 10,44/1,3=8,03 Watt RMS… Ma se anche non fossero 8 watt ma 10… non sono 15.

Ripetete una bugia cento, mille, un milione di volte e diventerà una verità. Cit: Joseph Goebbels

Vediamo con la EL34 come cambia la situazione, anodica 340volt, catodo sollevato di 21volt, corrente anodica 77,8mA per una dissipazione complessiva della valvola di 24,81Watt su 25 dissipabili dalla valvola, generatore di segnale a 21volt picco:

Picco positivo = 9,69volt, Picco negativo = 10,32volt per un totale di 20,01volt picco picco. Vi risparmio la trafila di conti sopra, la potenza RMS su trasformatore ideale è: 6,25watt RMS a cui va tolta la dispersione del trasformatore che ci è ignota, ancora non sono 15 watt per canale, non sono nemmeno 7 watt per canale… Ovviamente io faccio le misure prima di portare la valvola oltre la saturazione, il mio progetto usa la EL34 a pentodo, a pentodo c’è un rendimento di potenza maggiore che a o ultralineare, vediamo la simulazione:

11+15,86volt, 25,86 volt picco picco che fanno poi 10,44 Watt RMS con la EL34 a pentodo su trasformatore ideale che potrebbero diventare 10,44/1,3 = 8,03 watt RMS reali, diciamo poi che io sono serio e che quando faccio la misura stabilisco la massima potenza nel punto poco prima che una delle 2 semionde cominci a schiacciarsi per cui ho stabilito che il mio progetto è un 7Watt RMS per canale, quindi “14Watt stereo” e che sarà superiore in potenza a questi altri circuiti che la matematica dimostra non poter erogare tali potenze se non con distorsioni importanti. Per chi volesse provare a replicare le mie simulazione fornisco qui la libreria di LT Spice con i modelli di Norman Koren: Koren_Tubes.zip


Ciao stefano sono *** l’anno scorso ho realizzato il PP2010 di ciuffoli con i tuoi trasformatori ti voglio chiedere se metto delle casse di 4ohm sulla presa da 8ohm posso arrivare a 100watt?

Dopo questa strana domanda c’è stato un piccolo scambio di messaggi e mi fa presente che qualcuno di quei guru che stanno su facebook gli avrebbe spiegato questa cosa, pensavo parlasse di amplificatori a stato solido ma invece parlava proprio di amplificatori a valvole. Allora ci sono gli amplificatori di potenza, che sono i valvolari per antonomasia che utilizzano un trasformatore adattatore di impedenza, poi ci sono gli amplificatori di corrente che sono gli amplificatori a Stato Solido, (FET, MOSFET, Transistor, chip e chippettoni vari). La potenza che può erogare un’amplificatore di corrente, quindi a SS, dipende dal carico, più il carico è basso maggiore sarà la corrente che vi scorre e quindi maggiore sarà la potenza erogata dall’amplificatore, non è infatti strano veder scritto sulle caratteristiche tecniche di un’amplificatore a SS che la potenza è di 40watt su 8ohm e 80Watt su 4ohm, è normale perchè è caratteristiche peculiare degli amplificatori di corrente. La cosa invece è molto diversa con gli amplificatori di potenza, ossia valvolari con trasformatore perchè le finali lavorano contemporaneamente in tensione e corrente e non solo in corrente, c’è una retta di carico con una certa pendenza che deve essere giusta affinchè via sia il massimo rendimento di potenza e la minima . È abbastanza normale nei valvolari avere più uscite sul trasformatore da 4/6/8/16 ohm e la cassa andrà collegata alla presa che corrisponde alla sua impedenza, al contrario degli amplificatori a SS che hanno un’uscita che va bene per qualsiasi cassa. Negli amplificatori valvolari se avete una cassa da 8ohm dovete collegarla alla presa 8ohm del trasformatore, se avete una cassa da 4ohm la collegherete alla presa a 4ohm, il trasformatore si occuperà di riflettere sulle valvole sempre la stessa impedenza e la potenza resa sarà sempre uguale. Collegando in modo errato una cassa di una data impedenza con una presa di impedenza diversa causerete quello che si chiama disadattamento di impedenza, variando in negativo la resa in potenza del finale, spostando la risposta in frequenza del trasformatore e probabilmente peggiorando anche, non di poco, la distorsione dell’amplificatore.

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3 Commenti
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Sandrelli
Sandrelli
5 giorni fa

In realtà le casse NON hanno una resistenza fissa, ma un impedenza in cui la loro resistenza varia in base alla frequenza. Per questo si può prevedere un secondario unico in media di 5 o 6 ohm in modo da accontentare la maggioranza e tra l’altro semplificare e migliorare la realizzazione fisica del trasformatore d’uscita.

nicola grosseto
nicola grosseto
22 giorni fa

Sono tra quelli che c’è cascato: tempo fa mi fidai di uno di questi “progetti” che prometteva ben 15 watt stereo in classe A in ultralineare, perché “dà più potenza con la raffinatezza del triodo” secondo loro…
A farla breve, al banco di misura quel coso non dava neanche 7 watt x canale con una distorsione assurda ed era, ovviamente, inascoltabile. Allora io dico, i consumatori devono essere informati correttamente e non adescati con dati poco credibili, perché tanto, prima o poi, la verità viene a galla. Sì è vero che questa roba costa 4 soldi, ma vale 4 soldi, anzi forse neanche.
Grazie a Stefano per la sua incessante opera di divulgazione e per i suoi progetti davvero affidabili e bensuonanti.