Riparazione Apparecchiature Valvolari

audiofili

Articolo correlato: cliccando qui, potete leggere l’articolo con le misure strumentali che dimostrano come funzionano questi apparecchi nella loro originalità.

Per chi si domandasse perchè ho voluto fare questa modifica e perchè non ho fatto un’amplificatore completamente nuovo: Perchè me l’hanno chiesto! Mi hanno chiesto insistentemente di proporre una modifica di questo apparecchio per i fai da te per migliorare le doti sonore che a quanto pare non soddisfano poi così tante persone, siccome non è cambiando 2 resistenze e aggiungendo un condensatore dopo aver tagliato il segnale di negative feedback che lo si fa andare bene. Quindi Troll mettetevi l’anima in pace, in questo articolo non sparo a zero su nuova elettronica, ma dico la semplice e pure realtà riguardante questi valvolari, è tutto spiegato e documentato.

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Se sei interessato al kit di trasformatori, induttanze e isolatori per realizzare questo progetto visita il listino KIT cliccando qui.

Attenzione: Le modifiche di seguito riportate in questo articolo PREVEDONO l’utilizzo di trasformatori SB-LAB, attorno a queste il progetto di upgrade è stato sviluppato e collaudato. Se eseguite queste modifiche in maniera errata o non utilizzate trasformatori SB-LAB il risultato è ignoto e SB-LAB non si assume nessuna responsabilità per amplificatori che entrano in auto-oscillazione o si bruciano. Non possono essere utilizzati in nessun modo i trasformatori originali di nuova elettronica. Essendo un circuito a larga banda passante ed essendo gli stessi trasformatori a larga banda passante garantiscono si una resa sonora assolutamente HiEnd, ma il cablaggio richiede grande cura e verifiche onde evitare problemi, le masse sul telaio devono essere pulite e fornire contatto perfetto, deve essere rispettata la polarità di fase dei trasformatori per non innescare oscillazione attraverso la rete di NFB, il cablaggio dell’ingresso pulito, senza loop di massa e con cavo schermato di buona qualità, può essere utile accendere gli apparecchi gradualmente con il variac. Se avete acquistato i trasformatori per l’upgrade, in caso di problemi o dubbi rivolgetevi a SB-LAB che può fornirvi l’assistenza per risolverli.

Correvano gli anni 90 quando la rivista “Nuova Elettronica” immetteva sul mercato una serie di amplificatori valvolari in scatola di montaggio. Questo KIT si è diffuso a macchia d’olio in Italia ed è diventato decisamente ricercato e sopravvalutato, ho già parlato abbondantemente di questo KIT in questa pagina, dove presento una serie di prove tecniche e strumentali a dimostrazione delle pessime qualità di questi amplificatori, che al 50% sono imputabili ai pessimi trasformatori in dotazione, e il restante 50% alla circuitazione a dir poco pessima.

Purtroppo però molte persone non si danno per vinte e vogliono cercare di migliorare detto KIT a tutti i costi, mi richiedono informazioni su come fare, e set di trasformatori di ricambio. Quando mi sono accorto della presenza di alcuni siti che riportano improbabili modifiche e che certe persone mi compravano set di trasformatori per mettere in atto questi pastrocchi sono stato preso per l’amore del mio lavoro e non volevo che qualcuno bollasse i miei trasformatori per scarsi il giorno che li avesse sentiti montati su questi amplificatori. In questo articolo quindi presenterò un’intero progetto di upgrade del KIT LX1320 / LX1321 in modo anche da far capire a voi lettori quanto siano “distanti” quei siti che vi fanno credere che si raggiunge il paradiso montando 4 valvole fighette, aggiungendo un condensatore sotto un catodo e tagliando la linea di NFB…

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Iniziamo ad esaminare lo schema originale di nuova elettronica che riporto qui sotto (clicca per ingrandire).

Schema LX1320-LX1321

Partiamo da LX 1320, la scheda di ingresso: la sezione pickup (ossia il phono) attorno a una ECC83… l’unico commento che mi viene è inclassificabile.

Passiamo agli ingressi (CD/TUNER/AUX,etc) troviamo subito un bruttissimo attenuatore ad L formato dalle coppie R2/3, R4/5 etc… Perchè? Perchè la sezione di pre formata da V2 guadagnava troppo, l’uso dell’attenuatore ad L ammazza la dinamica e aumenta il rapporto S/N. Andiamo avanti… tralasciando il controllo balance e l’ulteriore attenuazione introdotta da R33 in serie al potenziometro del volume arriviamo alla scheda LX 1321: L’induttanza doppia condivisa tra i canali è una pessima idea per risparmiare sul costo si creano intermodulazioni a bassa frequenza tra i 2 canali. Altra bruttura: vedere la griglia di una valvola ancorata al cursore di un potenziometro, visto la scarsa qualità dei componenti usati bastava che il cursore non facesse contatto in qualche punto della sua corsa per lasciare detta griglia flottante, poca roba ma vista la montagna di roba inutile che c’è su questo circuito una resistenza da 1M ci si poteva mettere. Troviamo poi uno snubber sulla placca del primo triodo formato da R39 e C20: inserire capacità all’interno di un’anello di NFB è il modo migliore per introdurre rotazioni di fase, ma il tasso di NFB di questo apparecchio è talmente elevato che senza probabilmente avrebbe oscillato. La seconda sezione di V3 è uno sfasatore catodina accoppiato AC con una polarizzazione elettrostatica della griglia, cosa che si faceva negli anni 50/60 sugli amplificatori da chitarra allo scopo di produrre distorsione. Mi spiego meglio, lo sfasatore catodina con accoppiamento AC comunemente dovrebbe essere fatto così:

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Mentre quello di nuova elettronica è fatto così:

catodina_nuovaelettronica_schifo

Chi un minimo di elettronica valvolare ne capisce di primo impatto è portato a pensare che lo sfasatore di NE non possa funzionare in quanto la griglia della valvola è riferita praticamente al suo stesso catodo e quindi sia in condizione di saturazione, in realtà non considera che R4 è una resistenza da 1M (anche se sarebbe meglio fosse anche da 10M). È una vecchio trucco che era usato in apparecchi anni 50 che sfruttava il fenomeno di carica elettrostatica della griglia: sostanzialmente la griglia non è flottante ma è ancorata con una resistenza molto grande, e riesce a raccogliere elettroni dal flusso che scorre tra il catodo e l’anodo caricandosi elettrostaticamente e quindi diventando negativa rispetto al suo catodo. Essendo la polarizzazione della griglia altamente instabile ne scaturisce una grande distorsione e caratteristico è il suono degli amplificatori da chitarra che usano questo metodo di polarizzazione che però è del tutto fuori luogo in qualcosa che dovrebbe essere HiFi.

Proseguiamo a V4 ulteriore stadio di guadagno, come se non bastasse, ma forse obbligatorio perchè quello sfasatore probabilmente era troppo “turbabile” per pilotare le finali, poi ci sono le finali col loro bias fisso, il trasformatore di uscita e l’anello di NFB con il suo bello snubber.

Come altri propongono di modificarlo

L’amplificatore che ho ricevuto è stato modificato seguendo questo articolo di cui citerò alcune parti onde evitare che la pagina sparisca domani rendendo il link non funzionante.

Non ho acquistato le valvole finali KT88 cinesi contenute nel kit. Un amico appassionato di valvole e alta fedeltà, infatti, me le aveva sconsigliate a causa della loro scarsa affidabilità dimostrata anche da alcune sue esperienze negative. Poiché, invece, desideravo un prodotto robusto e affidabile, ho acquistato un quartetto di pentodi 6550C Svetlana.

Intanto dipende da quali cinesi, io direi che certe cinesi sono sicuramente meglio di molte valvole prodotte nei paesi dell’est…

Le valvole di pilotaggio e quelle dello stadio pre-amplificatore sono delle 5814A (ECC82) marcate NATIONAL, mentre nello stadio fono c’è una 12AX7 (ECC83) della SOVTEK.

Montare valvole NOS così pregiate e costose (mi riferisco alle national non alle sovtek) su un’apparecchio del genere è uno spreco, ma è la solita psicologia contorta che il suono lo fa la valvola e non l’insieme del tutto, quindi se infilo una bellissima valvola NOS dopo suona bene qualsiasi cosa.

Ne ho approfittato per sostituirlo con uno avente una tensione di lavoro più alta (la tensione misurata ai suoi capi era superiore a quella di lavoro del condensatore). Così ho sostituito anche quello del canale opposto, assieme a quelli analoghi dello stadio fono. (Nella foto sono quelli di colore blu vicino agli schermi delle valvole). Ho usato sempre dei poliestere di buona qualità, anche se so che gli audiofili avrebbero consigliato di usare dei condensatori in polipropilene. In effetti avevo fatto alcune prove con dei polipropilene, ma non ho apprezzato una differenza sostanziale.

In un’apparecchio del genere non è il cambio da poliestere a polipropilene che ti cambia…

Purtroppo mi sono accorto con le successive prove generali che lo stadio di pre-amplificazione, seppur necessario, introduceva qualche peggioramento alla qualità del suono, rendondolo più cupo soprattutto a basso volume. Dopo una serie di consultazioni con i miei amici esperti e alcune prove con esiti non univocamente positivi, la soluzione vincente è stata quella di introdurre un condensatore di by-pass catodico sulla valvola pre-amplificatrice. Si tratta di una capacità in parallelo alla resistenza che chiude il catodo verso massa. La sua funzione è quella di stabilizzare la tensione di polarizzazione che, altrimenti, varia al variare dell’amplificazione.

Il circuito non guadagna già troppo così da solo (è pieno pure di attenuatori passivi), aggiungere un condensatore di bypass sotto un catodo vuol dire aumentare notevolmente il guadagno di quello stadio, rendendo anche difficoltoso regolare il volume.

Altri purtroppo (ed era il caso dell’apparecchio che mi è stato consegnato) sull’onda dell’ignoranza che dilaga in rete, tagliano anche la linea di NFB, diminuendo sicuramente la montagna di armoniche e distorsione che genera il circuito ma anche rendendo impossibile gestire il volume in quanto eliminare o attenuare il segnale di NFB aumenta notevolmente il guadagno del circuito ossia potenziometro a zero che appena lo sfiori esplode e ti tira giù l’intonaco dai muri, questa cosa si trascina dietro parecchi altri problemi dovuti all’assenza di NFB e al basso smorzamento, inoltre le piccole imperfezioni del potenziometro si tramutano in notevoli sbilanciamenti tra i 2 canali che suoneranno a 2 volumi diversi e ti obbligheranno quindi a compensare con il balance.

La mia modifica

Vediamo adesso come modificare seriamente questo amplificatore, se ne avete uno e non vi va di fare la fatica di fare tutto da zero potete seguire questo mio progetto per avere un risultato di buona qualità. Partiamo dalla scheda LX1320: al di fuori dei relè che commutano gli ingressi, tutto il resto della circuiteria di questo circuito stampato è totalmente inutile! Le modifiche da apportare sono queste:

Eliminare: R1 – R3 – R5 – R7 – R9 – R10.
Sostituire: R2 – R4 – R6 – R8 con resistenza da 220ohm 1/4 di watt.
Tagliare pista tra R1 e C13 dal lato vicino R1.

Individuate queste 2 piste che escono da sotto i relè e grattate il solder azzurro come da foto, da qui preleverete il segnale audio direttamente dai relè con un coassiale schermato per andare verso LX1321, la calza va saldata al piano di massa mentre il centrale infilato nei forellini…

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Girate lo stampato e tagliate le piste questo modo:

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Eliminate gli zoccoli delle valvole, capirete più avanti il perchè. Vi serviranno anche un paio di quei condensatori da 22uF 450volt nella modifica di LX1321. La modifica di LX1320 è terminata qui. Passiamo alla modifica di LX1321, qui la cosa si complica perchè mi sono dovuto accrocchiare un circuito sensato e decente che si potesse montare sullo stampato esistente fatto per un circuito totalmente diverso, nell’immagine qui sotto riporto lo schema della nuova sezione driver che si andrà a montare sullo stampanto di Nuova Elettronica (clicca per ingrandire).

Qui sotto lo schema completo dedicato a chi vuole realizzare questo apparecchio da zero senza partire dal supporto di una scatola di montaggio di Nuova Elettronica.

Lo schema della sezione di alimentazione rimane tale e quale a quella di nuova elettronica, riporto lo schema per completezza della informazioni.

Vediamo come procedere:

Eliminare: R48 – R46 – R47 – R53 – R54 – R55 – R56 -R51 – R52 – R37 – R38 – R44 – R45 – R39 – R49 – R50 – R41 – R42 – R40 – R43 – R36 – C24 – C25 – C30 – C29 – C19 – C23 – C20 – C28 – C26 – C27. Eliminare l’induttanza doppia.

Qui potete vedere una foto del PCB ripulito da tutto l’inutile:

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Ponticellare: C27 – R50 – R55 – R54. Ponticellare i Pin 3/8 della Valvola V3.

Tagliare Piste “12v” del filamento V3, tagliare la pista in modo da isolare il pin 9 di V3 da massa, portare alimentazione filamento a V3 (pin 4+5 e pin 9) partendo da V4 con un pezzetto di cavetto intrecciato. Sostanzialmente alimentare il filamento di V3 in continua non serve a una mazza.

Montare i seguenti componenti come indicato:
R49 = 390K 1w
R48 = Basettina 1000 fori con res. 390R + 3k3 1w (la 390 verso i catodi della valvola e la 3k3 verso massa), mettere due resistenze da 100k tra centro delle due resistenze (390/3k3) verso i pin G1 di V4 (pin 7 e 2).
R56 = 18k 3w
R53 = 27k 3w
R46 = Condensatore 820nF 160v
R44 = 1K 1/2w
Condensatore ceramico o poliestere da 330pF in parallelo a R44
Resistenza da 1M tra ingresso segnale a lato massa R37
R40 / R43 = 33k 1/2w
Condensatore da 22uF almeno 100v in parallelo a R40 col negativo rivolto alla placca della valvola, qui potete riciclare i 22uF 450volt recuperati da LX1320.
Condensatore da 820nF 160v sul PAD che va alla placca “schiava” di V3 al capo di R47 che va alla G1 di V4.
Resistenza 22ohm sul pin della griglia “schiava” di V3 verso il lato GND di R44.
R41 = 4k7 1w
Ponticello isolato (non nudo per evitare contatti) tra pin R41 lato condensatore verso R42 lato condensatore.
C26 = 220uF 450v
R52 = 560ohm 1/2w
Fare un ponte tra il capo rimasto ancora libero di R37 e il pin della valvola sul quale arriva la resistenza da 22ohn.
V3 = ECC81 / 12AT7 al posto della originaria ECC82 / 12AU7 / 5814 / o altre equivalenti che avete montato.

Ora dovete posizionare 2 induttanze 15S55 sul quadretto bianco del PCB dove prima c’era l’induttanza doppia di nuova elettronica, in modo che stiano al centro e segnare col pennarello i punti dove forare per fissarle, state attenti a non prendere le piste sottostanti, assieme ad esse dovrete richiedermi un set di isolatori che vanno usati come potete vedere nella foto qui sotto:

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In questa foto potete vedere il nuovo LX1321:

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Io ho sostituito anche i condensatori da 220nF blu di nuova elettronica perchè erano tutti crepati e avevo paura che diventassero igroscopici e li ho sostituiti con 4 wima rossi dello stesso valore. La modifica prosegue montando il nuovo set di trasformatori sul cabinet di nuova elettronica, sarà necessario fare nuovi fori e allargare qualcuno di quelli esistenti per quelli di uscita, mentre per montare quello di alimentazione sarà necessario chiudere prima il foto rettangolare originale (io ho usato un ritaglio di bachelite).

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Quindi potete iniziare a rimontare il tutto…

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Nella foto sopra si può vedere LX1320 montato sottosopra per avere l’uscita del segnale audio lontano dalla scheda delle alimentazioni, gli zoccoli della valvole vanno eliminati per non intralciare il montaggio. Tenete conto che tutti i nomi degli ingressi sono rovesciati, quindi potete modificare le connessioni sul commutatore rotativo o semplicemente apporre nuove etichette.

La scheda di alimentazione l’ho fissata con delle colonnine sulle viti che passano nei fori originali. I condensatori “FACON” non si riesce più a montarli con le loro staffe a L originali perchè il rocchetto dei trasformatori di uscita sporge, queste staffe vanno eliminate e i condensatori possono essere fissati direttamente usando le fessurine sui lati del cabinet. Il pezzo di circuito che controlla i bias va disattivato, meglio fare a mano, anche perchè le regolazioni sono diverse dall’originale.

Il bias di ogni KT88 è fissato a 50mA a riposo se usate un biasprobe, ma visto che per la regolazione l’amplificatore va girato sottosopra e aperto potete usare un tester con morsetti a coccodrillo direttamente sulle resistenze da 22ohm R63 e R64, regolate i trimmer fino a misurare la tensione 1,1V (nota se le resistenze sono di valore diverso da 22ohm anche il valore di tensione da cercare sarà diverso, impara la legge di ohm e fatti il conto per 50mA).

La potenza dell’amplificatore è salita a 50Watt RMS, mettete un carico resistivo adeguato sulle uscite, portate l’amplificatore appena sotto il clipping (aiutandovi con un’oscilloscopio) e regolare i trimmer R74 di LX1322 per segnare 0dB in quel punto.

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Altri miglioramenti possibili

La sezione di alimentazione resta sostanzialmente quella di NuovaElettronica e la cosa peggiore che gli si possa contestare ( e rincariamo la dose) è usare gli elettrolitici posti in serie per maggiorare la tensione, sul PCB LX1321 con le mie modifiche si eliminano di fatto tutti gli elettrolitici posti in serie per usarli normalmente, le tensioni di lavoro sono tutte al di sotto di quelle di targa, restano i 2 FACON da 1000uF 400v in serie per funzionare poi a 430 di regime. Si potrebbe metterne uno solo da 1000uF 450volt e ritardare l’anodica con un temporizzatore, o farlo a mano con un’interruttore (stile ampli da chitarra) oppure mantenere i 2 condensatori originali in serie e bypassarli con un polipropilene da 10/20uF in questo modo:

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Si potrebbero inserire anche piccoli bypass tipo da 100uF sugli elettrolitici rimanenti, questo potrebbe migliore un’altro pochino il suono dell’apparecchio.

Le strumentali del nuovo apparecchio

Banda passante a 1Watt: 15Hz -0dB ~ 100khz -3dB
Banda passante a 25watt: 15Hz -0dB ~ 85khz -3dB
Fattore di smorzamento DF: 4
Rout: 2ohm
Distorsione Armonica THD a 1Watt: 0,0022%
Distorsione Armonica THD a 25Watt: 1,8%
Sensibilità di ingresso: 4,5Vpp o 1,6Vrms

Spettro a 1Watt

spettro 1w

Spettro a 25Watt

spettro 25w

Conclusioni

L’amplificatore così modificato suona mooolto meglio dell’originale, il fattore di smorzamento (4) è un pò scarso ma sullo stampato a disposizione non si potevano fare miracoli (se avete diffusori teneri e grandi, o con reflex probabilmente avrete una pò di esaltazione della gamma bassa), però il tasso di NFB non è elevato e magari a qualcuno piace così, se avete un preamplificatore (o sorgente che sia) che esce con segnali fortini, superiori ai classici 5Vpp dei lettori CD si potrebbe diminuire il valore di R52 (la resistenza di NFB) di qualche gradino ma senza esagerare, questo aumenta il tasso di NFB e quindi lo smorzamento (controllando però che questo intervento non inneschi oscillazioni). L’amplificatore suona bene limpido e pulito con acuti bellissimi (ovviamente la registrazione fatta col cellulare messa si youtube non è può essere considerata un riferimento), senza ronzii e rumori di fondo anche con casse da 91dB di sensibilità.

La realizzazione di questo progetto di update ha richiesto 32 ore di mano d’opera effettive sull’oggetto più trasformatori e componenti, diverse ore per studiare il modo di infilare un circuito diverso su quello stampato e altre ore di LTSpice per verificare che potesse funzionare e 5 ore per la stesura di questo articolo, spero apprezziate lo sforzo e mi premiate acquistando da me i trasformatori per eseguire l’update… anche perchè se li comprate da altri non arriverete mai a questo risultato 😛

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.

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.