La Pillola del Geek

25 novembre 2006

Dietro il mistero delle valvole

"Ma e' vero che esistono persone disposte a spendere svariate migliaia di euro per dispositivi basati su valvole?
Perche' continuare ad utilizzare le valvole se i transistors e gli integrati sono piu' moderni ed economici?
Qualcuno dice che prima o poi si consumano ed e' richiesta una loro sostituzione! Allora perche' gli appassionati di musica continuano ad utilizzarle?
Ci sara' pure un motivo..."
Quando tre ricercatori americani, nel 1949, scoprirono che era possibile amplificare i segnali usando piccole quantita' di materiali semiconduttori fu l'inizio della fine per le valvole. Gia' dal 1956 si cominciarono a vedere i primi apparecchi a transistor, che ogni anno diventavano piu' piccoli e potenti. Al confronto dei rivoluzionari dispositivi a semiconduttore, quelle ampolle di vetro belle, ma fragili, ingombranti e bisognose di tante precauzioni erano pezzi di archeologia elettronica. Solo i musicisti (che per amplificare i propri strumenti non hanno mai abbandonato le valvole) e alcuni appassionati continuarono a fidarsi esclusivamente delle proprie orecchie: il suono amplificato dai semiconduttori non li convinceva e nessuna prova scientifica poteva far loro cambiare idea. Oggi sappiamo che avevano ragione loro. E' infatti provato che le valvole sono di grado di generare un suono imperfetto, ma piu' gradevole al nostro orecchio (anch'esso imperfetto) di quello prodotto da un amplificatore a transistor.
Cosi' negli ultimi anni abbiamo assistito ad una rinascita del settore, accompagnata dalla scoperta di una tecnologia affascinante, ricca di storia e anche utile per comprendere meglio il funzionamento dei componenti moderni.
La sopravvivenza e anzi il rinato successo degli amplificatori valvolari dipendono, infatti, dalla particolare qualita' sonora che questi sono in grado di esprimere, che li rende apparecchi destinati ai veri appassionati di musica, i quali non si lasciano scoraggiare dalle difficolta' che il loro utilizzo presenta. La prima di esse e' rappresentata dalle dimensioni e dal peso di queste apparecchiature, che sono superiori, a parita' di potenza, a quelle costruite con transistor. Inoltre, le valvole, durante il loro funzionamento, emanano un notevole calore e cio', imponendo di collocare questi apparecchi in luoghi molto areati, ne impedisce la disposizione su scaffalature che obblighino alla sovrapposizione dei componenti. Un altro ostacolo che si incontra e' quello del periodico bisogno di regolare le correnti di "bias" e di sostituire le valvole, appena queste presentino segni di esaurimento. Vi e', poi, un ostacolo di carattere psicologico, che nasce dalla presunta fragilita' attribuita alle valvole e dal rifiuto di tornare a una tecnologia ritenuta, a torto, superata. Il fattore determinante che ha decretato la graduale scomparsa dal mercato degli amplificatori valvolari, cominciata attorno agli anni '60, e' stato che, se si sottopongono questi apparecchi a misure di laboratorio, essi rilevano prestazioni strumentali peggiori di quelle che si riescono, invece, a ottenute dai circuiti a stato solido, cioe' con transistor, mosfet, integrati, ecc.
Fu appunto negli anni '60 che, contemporaneamente alla nascita delle apparecchiature transistorizzate, vennero adottate dai costruttori di queste una serie di misurazioni strumentali, atte a dimostrare che i nuovi prodotti erano migliori dei vecchi. Alcune persone, pero' che si fidavano solamente delle proprie orecchie, in special modo i musicisti, i quali posseggono tale sensibilita' e allenamento all'ascolto, essendo essi stessi creatori di musica, maturarono diffidenza verso questa nuova tecnologia, ritenendola meno valida sotto l'aspetto prettamente musicale. Molti di essi continuarono a preferire gli amplificatori a valvole, nonostante la loro mole imponente in rapporto alla potenza resa e, quindi, alla difficolta' di usarli nelle loro performance. Cosi', mentre in campo Hi-Fi si assistette a un rapido cambiamento a favore delle amplificazioni transistorizzate, con la quasi completa scomparsa, salvo rare eccezioni, dei circuiti a valvole, nel campo dell'amplificazione strumentale, invece, questa tecnologia non e' mai stata abbandonata, anzi, ha conservato, a dispetto degli anni e dell'evolversi delle circuitazioni e della componentistica, la fama di maggior musicalita' e defelta' nella riproduzione del suono. Questo fatto si spiega considerando che i musicisti sono soliti adoperare le apparecchiature al limite delle loro possibilita', incorrendo frequentemente in sovraccarichi prolungati durante i passaggi piu' sostenuti delle loro esecuzioni. Questa consuetudine provoca il "clipping" dell'amplificatore, il quale si viene a trovare con una tensione all'ingresso superiore a quella ad esso accettata e, quindi, saturandosi, produce delle distorsioni. Nel caso di un amplificatore valvolare, le distorsioni emesse durante il clipping hanno un contenuto di armoniche decrescente al crescere della frequenza riprodotta, con regolare presenza di prodotti di ordine pari. Questo e' molto importante per l'ascolto, poiche' le prime due armoniche sono direttamente correlate al segnale trattato; in special modo, la seconda tende a conferire profondita' al suono, senza modificarne la struttura timbrica.
La distorsione valvolare introdotta dagli amplificatori valvolari al clipping viene definita "morbida" perche' questi, anche in presenza di tassi elevati di distorsione , riescono a mantenere un suono ugualmente accettabile all'ascolto, il che permette il loro utilizzo in una piu' vasta zona di amplificazione. Questo non avviene, invece, con gli amplificatori a transistor, i quali sono, di regola, fortemente controreazionati, cosicche' introducono al clipping notevoli distorsioni di ordine dispari, che dapprima si concretizzano in un suono offuscato e confuso, il quale, poi, diventa sempre piu' stridente e metallico, fino alla completa saturazione. Questo comportamento degli amplificatori a transistor sottoposti al clipping viene, percio' immediatamente evidenziato, il che ne limita la dinamica effettivamente utilizzabile.
Da questa sostanziale differenza nasce l'impressione di maggior potenza che danno gli amplificatori valvolari a parita' di dati di targa.
Non e' questo, pero', il solo aspetto che contraddistingue e contrappone il suono valvolare a quello transistorizzato. La disputa riguardo a tale argomento e' piu' che mai aperta, dato che si tratta di una questione complessa.

Di quali parti si compone una valvola?

La valvola e' un dispositivo di controllo elettronico, denominato termoelettronico e avente come caratteristica peculiare l'emissione di elettroni per effetto termoionico, cioe' per riscaldamento.
Si compone da un minimo di quattro elementi attivi: filamento riscaldatore, catodo, griglia e placca (anodo).
Questi componenti sono uniti e sigillati all'interno di una capsula di vetro priva di aria: la mancanza di ossigeno e' necessaria per l'ottenimento di determinate caratteristiche elettriche funzionali, oltre che all'eliminazione di qualsiasi problema di incendio e alla notevole riduzione della possibilita' di deterioramento dei componenti interni.
Sono due gli elementi attivi principali che regolano (pilotano) il funzionamento della valvola: il filamento e la griglia.
Il filamento e' l'elemento che emette la caratteristica luminosita' nella valvola, simile a quella di una comune lampadina a incandescenza ed e' posto all'interno di un tubetto metallico, chiamato catodo; quest'ultimo, ricoperto di uno strato di ossido, caratterizzato da una notevole attitudine ad emettere elettroni, e' isolato elettricamente dal filamento stesso.
Il filamento ha la funzione di riscaldare il catodo, il quale, caricato negativamente, inizia ad emettere elettroni che scorrono verso la placca (anodo) di carica inversa (positiva).
La griglia, invece, funge da "controllore" che regola il flusso che passa tra il catodo e la placca, e' una sottile spirale di filo metallico e la sua assenza comporta un mancato controllo del movimento degli elettroni: e' come avere un rubinetto lasciato sempre aperto. Infatti, non a caso, e' proprio la griglia a dare il nome alla valvola.
La presenza di piu' griglie determina la tipologia della valvola stessa (Diodo, Triodo, Tetrodo, Pentodo...)




Principio di funzionamento "base" della valvola

Quando viene applicata al filamento l'opportuna tensione di alimentazione, la corrente in esso circolante porta tale tratto di conduzione all'incandescenza, determinado cosi' il successivo riscaldamento del catodo; esso, a causa della propria massa, impiega, pero', un certo periodo di tempo per raggiungere la temperatura di funzionamento: questo e' il motivo per cui le apparecchiature costruite con tale tecnologia tardano alcuni secondi a entrare in funzione, dopo essere state accese; questo e' il caso di dispositivi detti a "riscaldamento indiretto". Il principio su cui si basa il funzionamento della maggior parte delle valvole e' chiamato effetto "termoionico", in quanto esso si manifesta quando il conduttore viene portato all'incandescenza. In tale condizione, gli atomi che compongono il materiale, per effetto del calore, subiscono un'alterazione, poiche' gli elettroni, che ruotano intorno al nucleo a velocita' costante, con l'aumentare del calore accelerano.
Quando viene raggiunto un certo valore, essi acquistano una velocita' tale da vincere, per effetto centrifugo, la forza di attrazione esercitata dal nucleo e riescono cosi' ad allontanarsi dalla superficie metallica di cui fanno parte, creando attorno ad essa, una nube di elettroni, che prende il nome di "carica spaziale". Tale fenomeno dipende, quindi, dalla quantita' di calore a cui il materiale viene sottoposto e dalla pressione atmosferica a cui e' soggetto. Da qui nasce l'esigenza di creare il vuoto all'interno del contenitore, cioe' di espellere tutta l'aria presente, per favorire il passaggio di elettroni, che cosi' non incontrano nessun attrito; inoltre, dato che il filamento viene sottoposto a un notevole calore, solo eliminando il suo contatto con le impurita' dell'aria se ne impedisce l'ossidazione, prolungandone la durata.



Quando la placca (anodo) e' collegata al terminale positivo (tramite lo stadio di alimentazione) e il catodo a quello negativo, la prima si trova ad essere positiva rispetto alla seconda. Gli elettroni emessi dal catodo, siccome sono particelle negative, vengono attratti dalla placca e scorrono, quindi, dal catodo alla placca, internamente alla valvola, attraversando le spire della griglia e tramite l'alimentatore, tornano dalla placca al catodo. Questo flusso di corrente, chiamato corrente di placca o corrente anodica, puo' essere misurato con un milliamperometro inserito nel circuito.
Se pero' la polarita' viene invertita e, quindi, la placca si trova ad essere negativa rispetto al catodo, non c'e' piu' alcuna forma di attrazione, ma anzi, gli elettroni vengono respinti, perche' sono, appunto, particelle negative, per cui la corrente anodica non puo' scorrere. Da cio' si deduce che il triodo e' conduttore quando la placca e' positiva rispetto al catodo, ma non nel caso contrario.
La griglia funge da scudo ed essendo di carica negativa, riesce a respingere gli elettroni provenienti dal catodo che vengono attratti dall'anodo.
Piu' e' alto il potenziale della griglia, e meno corrente passa tra il catodo e la placca (anodo), mentre diversamente, nel caso in qui e' zero, avremo il massimo valore di corrente anodica sopportato dalla valvola. Questo impedimento del flusso di corrente anodica prende il nome di "tensione di interdizione".



Nel caso volessimo invertire la polarita' della griglia, quindi, rendendola positiva, essa si comporterebbe alla stessa maniera dell'anodo e, percio', attirerebbe elettroni su di se, assorbendone una parte: in tal caso, si avrebbe circolazione di corrente di griglia. Finche' la polarizzazione di griglia viene mantenuta ad un valore negativo inferiore allo zero, non si avra' mai la presenza di corrente di griglia, cosicche' non verra' richiesta alcuna energia per il pilotaggio di quest'ultima. Questo ci permette di affermare che la valvola e' l'unico componente capace di svolgere la funzione di amplificare un qualsiasi segnale senza necessariamente richiedere una corrente di pilotaggio.

sull'asse orizzontale X vengono rappresentati i valori di polarizzazione
negativa di griglia, mentre sull'asse verticale Y le relative
variazioni di corrente anodica riscontrate.

Supponiamo di voler sovrapporre alla polarizzazione fissa della griglia un segnale di corrente alternata di altezza picco picco di 1 volt (questo segnale alternato viene rappresentato in forma sinusoidale nella figura precedente, al di sotto della curva stessa). Il segnale, sovrapponendosi alla tensione di polarizzazione, lo fara' variare in piu' e in meno di 0,5 volt, determinando cosi' una variazione di corrente anodica, che e' raffigurata anch'essa con una sinusoide, ma molto piu' grande, a destra della curva (nella figura): da cio' si deduce che la valvola termoionica e' in grado di amplificare il segnale al suo ingresso. La prima cosa che si nota e' che la sinusoide risultante, quella a destra, e' notevolmente piu' grande di quella applicata alla griglia, ma ne e' l'esatta riproduzione. Tale prerogativa e', pero' valida solo se la valvola funziona lungo il tratto rettilineo della sua curva caratteristica, se la polarizzazione di griglia, cioe', si trova al centro della curva. Se tale punto fosse spostato piu' in alto o piu' in basso, la forma dell'onda in uscita risulterebbe notevolmente diversa, cioe' distorta. Il punto che ci permette di lavorare nel tratto rettilineo della curva senza andare incontro a distorsioni viene detto punto di lavoro della valvola. Quando possediamo la curva anodica di una valvola occorre scegliere il punto di lavoro piu' adatto, ovvero la parte rettilinea della sinusoide (probabilmente al centro) che e' quella che permette la minima distorsione. Genericamente il costruttore fornisce uno schema raffigurante la famiglia di curve anodiche per le varie tensioni di griglia, ovvero un'indicazione sul funzionamento statico della valvola, dove ogni curva e' riferita a una data tensione di polarizzazione di griglia, segnalando i valori di corrente di placca corrispondenti ai valori di tensione anodica; senza questo schema risulta difficile utilizzare al meglio la nostra valvola.

Come funziona la valvola all'interno degli amplificatori per strumenti musicali?

Non ho mai conosciuto un musicista e in particolare un chitarrista che disdegna il suono degli amplificatori valvolari...anzi, qualcuno sarebbe disposto a spendere tutti i suoi risparmi per acquistarne uno! Ma in alcuni casi puo' capitare che, il suono di questi amplificatori varia nel tempo, peggiorando sempre di piu', oppure ancora peggio, dopo averlo acquistato ci si accorge che la tonalita' musicale in uscita e' differente da cio' che realmente ci si aspetta.
Cosa possiamo fare in questi casi? Cambiamo amplificatore?
Lo rivendiamo su ebay?
No...non conviene...forse e' meglio trovare la causa del problema e "tarare" al meglio l'amplificatore, ma prima dobbiamo svelare qualche piccolo mistero!

Come abbiamo detto prima, il segnale applicato alla griglia, proveniente da una fonte esterna (es. chitarra, microfono, tastiera...), seppur piccolo, causera' un ampio passaggio di corrente tra il catodo e la placca, ma cio' che ancora non sappiamo e' che la giusta quantita' di voltaggio da fornire alla griglia e' regolata dalla sezione di bias, ovvero da una parte specifica della circuiteria elettronica dell'amplificatore. Tale regolazione varia sia in base alla sensibilita' e differente caratteristica elettrica della valvola, che dal particolare timbro sonoro da ottenere.
Quando il circuito di bias e' configurato correttamente, la valvola oltre a non rovinarsi e' bilanciata al circuito e produce un suono pulito e potente.
Per performance ottimali, il settaggio del bias dovrebbe essere verificato e eventualmente modificato ad ogni cambio delle valvole, preferibilmente con l'utilizzo di un oscilloscopio. I sintomi di un bias regolato male sono evidenziati dall'eccessivo surriscaldamento dell'amplificatore, dall'eccessivo ronzio e dalla sgradevole distorsione. Ovviamente il peggioramento di qualita' dell'amplificatore, anche se spesso e' causato dalle valvole (per tipologia e marca) o dalla regolazione del bias, puo' essere dovuto ad altri componenti malfunzionanti, per esempio dai condensatori, dall'alimentatore in uscita o dagli speaker...
Alcuni amplificatori possono suonare in maniera diversa, anche se usano lo stesso tipo di valvole: con una leggera modifica del bias non riuscirete piu' a riconoscere il vostro amplificatore!
La conoscenza di base di un amplificatore multi-stadio ci aiutera' a capire meglio quali valvole utilizzare.

Amplificatori a multi-stadio (multi-stage)

grandi e complessi amplificatori hanno piu' stadi di amplificazione valvolare: stadio di preamplificazione (preamp stage), stadio di elaborazione di segnale (signal-processing stage) e stadio finale di potenza (power amp stage).

Stadio di preamplificazione

Lo stadio di preamplificazione puo' essere paragonato a una sorta di mixer che deve amplificare con la massima fedelta' possibile il segnale di linea (line-level) in ingresso, prima che venga processato (all'interno dell'amplificatore) dagli effetti per la modellazione del tono, o direttamente collegato al finale di potenza.
Questo stadio e' anche chiamato "gain" o guadagno, o ancora meglio, moltiplicatore di segnale in ingresso. Il valore di guadagno del circuito e' scelto in base al livello di segnale da trattare.
Guadagno e' potenza non sono direttamente in relazione, ci possono essere amplificatori con basso guadagno ma con alta potenza o viceversa.

Stadio di elaborazione di segnale

Un esempio di questo di questo stadio puo' essere la sezione di riverbero, dove il segnale passa per un sistema di rivebero a molla, poi riamplificato da un altro circuito di gain si ricongiunge con il segnale originale.
Anche una sezione che include dei controlli di tono e un secondo gain o effetto overdrive, puo' essere un esempio per questo stadio.

Stadio finale di potenza

L'amplificatore di potenza (chiamato anche finale di potenza), elabora in ingresso il segnale preamplificato e lo amplifica tante volte fino a raggiungere il livello necessario a pilotare le casse audio (speaker).
Tutti gli amplificatori valvolari superiori a 10watt usano le schema denominato push/pull (cosi' come gli amplificatori a transistor). Lo schema push/pull e' uno stadio d'uscita simmetrico in cui una o piu' coppie di valvole lavorano contemporaneamente, ma sfasate una con l'altra. Quindi il suono dell'amplificatore e' dipeso dalla somma delle valvole utilizzate. Se una valvola finale e' malfunzionante o rotta, allora e' consigliabile cambiarle tutte. Avere una valvola nuova e le altre vecchie puo' creare uno squilibrio nell'effetto push/pull, causando quindi un pessimo suono. Per efficienza e qualita' e' importante che le valvole finali siano simili sia come caratteristiche che come marca e opportunamente selezionate dallo stesso stock.
La sezione finale e' potente cosi' come la sua valvola meno potente, o meglio dire, e' limitata alla valvola piu' "fiacca".

La qualita' delle valvole varia in funzione al periodo di produzione, per esempio le valvole militari erano costruite con determinate caratteristiche, con grande robustezza e lunga durata di vita; oppure leader nel campo audio, come per esempio McIntosh, realizzarono valvole con caratteristiche orientate all'uso specifico su amplificatori Hi-Fi....
Quindi non e' facile trovare caratteristiche simili tra le valvole di simile modello: la natura meccanica e l'estrema temperatura che esiste al suo interno (piu' di 370°C) rendono impossibile la realizzazione di due valvole con caratteristiche identiche.

Il limite della valvola

La valvola essendo composta da parti meccaniche e' purtroppo soggetta a limiti e problemi di natura fisica. La sua durata di vita e' proporzionale al suo tempo di utilizzo e dalla quantita' di voltaggio limite regolato dal circuito di bias e applicato alla griglia: piu' l'amplificatore viene usato e piu' le valvole si consumano, oppure, piu' il bias viene regolato per fornire un vattaggio maggiore e prima e' necessaria la sostituzione delle valvole.
Anche le vibrazioni o il suono troppo graffiante e stridente possono accorciare la vita delle valvole. In teoria, possono anche essere costruite delle valvole prive dell'effetto di vibrazione tra gli elementi meccanici interni, ma in pratica non e' possibile. Quando la valvola vibra (di solito a causa dello speaker sui combo), il movimento degli elementi, per effetto fisico, aggiunge un ulteriore segnale amplificato. Questo fenomeno e' comunemente chiamato microfonico.
Il metodo di costruzione e i materiali utilizzati nello chassis o case dell'amplificatore, possono favorire un piccolo gradevole effetto microfonico, creando cosi' in alcuni casi, un suono caratteristico e spesso desiderato.
Comunque, le valvole troppo microfoniche possono essere un problema, specie se gli elementi attivi interni sbattono, risuonano o trillano, producendo un loro stesso segnale. Le valvole con questo tipo di problema sono fortemente sconsigliate per l'utilizzo su amplificatori valvolari o nel campo musicale in genere.

se toccate le valvole con un bastoncino di legno e udite
un rumore strano, allora sono microfoniche!

Quando cambiare una valvola

Quando dovresti cambiare le valvole?
Esistono due buone ragioni per cambiare le valvole: la prima e' quando ormai la valvola e' consumata e potrebbe creare ulteriori malfunzionamenti agli altri componenti; e la seconda, forse piu' importante, e' per migliorare le qualita' dell'amplificatore.
Come faccio a sapere se la valvola e' consumata?
Sono da cambiare quando, le valvole finali si sono esaurite e il suono e' debole o senza tono; quando iniziano a comparire strani rumori, sbalzi di tono e di volume improvvisi o perdite di alte o basse frequenze.
Se il gain in canale ronza, manca di sensibilita' al tatto o semplicemente non reagisce piu' come prima, la valvola preamplificatrice potrebbe essere malfunzionante e quindi e' necessaria la sua sostituzione. Comunque, in entrambi i casi, il problema potrebbe non essere sulle valvole.
Se la valvola non verra' sostituita, il suono continuera' gradualmente a peggiorare, alla stessa maniera di come peggiorano le corde installate su una chitarra.
La riparazione e la messa a punto di un amplificatore valvolare puo' essere banale, ma e' importante e doveroso ricordare che l'alto voltaggio presente in questi tipi di circuiti e' pericoloso e in alcuni casi potrebbe essere mortale, quindi contattate un esperto professionista per le diagnosi e le riparazioni.
Sfortunatamente non si puo' semplicemente sfilare la valvola rovinata, acquistarne una in un negozio qualsiasi per poi rimontarla e provarla con un tester che si ha a casa, o con un prova valvole per TV: le valvole per amplificatori audio sono percorse da un alto voltaggio (di solito sopra ai 450V), mentre i tester generici normalmente non superano i 150V.
Avere a portata di mano piu' valvole, provandole tutte una alla volta, facendo comparazioni prima e dopo e' il test piu' attendibile per ottenere una migliore qualita' sonora.
Buon suono e valvole preamplificatrici non microfoniche sono l'eccezione e non la regola!

Saturazione e distorsione valvolare

La distorsione della valvola e' unica, perche', non appena il segnale in uscita emesso dalla placca raggiunge il suo massimo potenziale, la valvola gradualmente inizia a reagire sempre meno al segnale di ingresso originario. Tutto cio' causa una sorte di compressione del segnale con conseguente graduale taglio di frequenze. Il taglio avviene quando il segnale in ingresso aumenta, ma la massima potenza in uscita e' stata raggiunta.
I transistor invece, anche se agiscono quasi alla stessa maniera delle valvole, hanno un differente tipo di taglio sul livello massimo di potenza raggiunto in uscita (un immediato brusco taglio).
Questi due differenti tipi di saturazione, producono differenti serie di armoniche (chiamate armoniche secondarie): il transistor produce piu' armoniche dispari e nel suo caso peggiore il suono e' "piatto" e "secco", mentre la valvola produce armoniche pari con il risultato di un suono piu' "caldo" e gradevole all'orecchio umano.
I vari tipi di distorsione ottenibili dalle valvole e dai transistor, dipendono anche dalla progettazione circuitale dall'amplificatore: la distorsione di preamplificazione differisce da quella finale per tipo di valvole e per differente sezione circuitale. Per esempio, la distorsione generata esclusivamente dal circuito di volume master, genericamente e' poco sensibile alla variazione del "tocco" del musicista, al contrario di come potrebbe avvenire con una amplificazione attenuata (con volume limitato) dopo lo stadio finale (con attenuatore di potenza).
Oltre che alle differenze esistenti tra le valvole pre e finali, anche il trasformatore influisce sulla sensibilita' audio.
Comunque, la presenza di un minimo di distorsione nella sezione finale, aggiunta a quella gia' presente del pre, da un piu' alto range di sensibilita'.
A differenza dei transistor, le valvole reagiscono meglio alle minime variazioni dello strumento musicale, trasformando cosi' l'amplificatore in un dispositivo ad alte capacita' tonali: ogni valvola ha una sua caratteristica sonora che esalta l'espressione artistica musicale conferita dal "tocco" del musicista.

Alcune valvole per i musicisti

Esistono numerose valvole oggi in commercio, anche se purtroppo sono rare e costose, inoltre gli esperti dicono che quelle vecchie (vintage) sono le migliori:
  • finale "6550": la piu' compressa; dall'incredibile tensione di uscita di 660V; suono veramente pulito; adatta per tastiere, bassi, chitarre resofoniche e acustiche; puo' sostituire la 6L6GC; la migliore e' della americana General Electric.
  • finale "L84": anche conosciuta con il nome americano "6BQ5"; basso voltaggio in uscita (340V in classe A); maggiore distorsione armonica rispetto alle altre valvole; maggiore power e gain; maggiore distorsione nello stadio finale; le migliori sono le Sovtek e le vecchie Mullard.
  • finale "6V6": forse il suono piu' vivace e dolce dato da una valvola per chitarra; maggiore voltaggio e piu' bassa corrente rispetto alle "EL84"; va in overdrive molto facilmente; le Tung-Sol sono le migliori, altre eccellenti scelte sono la RCA e la Sovtek
  • finale "6L6GC": la piu' popolare tra gli amplificatori per chitarre; ottima risposta in frequenza; suono "liscio" e "caldo" con ampi bassi; la migliore e' la RCA seguita dalla Sovotek 5881; le peggiori sono le marche cinesi...da evitare per le "6L6GC"
  • finale "EL34": la valvola piu' popolare in Europa; bassi contenuti, alti spumeggianti e medi rotondi; le migliori sono la Mullar, Brimar e Siemens
  • preamplificatrice "12AX7" o "ECC83": le piu' diffuse sugli amplificatori per strumenti musicali in genere; hanno una buona microfonicita', ma modificano velocemente di tono; le migliori sono state le Tesla, ottime anche Mullard, Telefunken e Brimar

Perche' gli amplificatori vintage sono meglio di quelli moderni?

Vediamo quali sono le differenze sostanziali che caratterizzano il suono in un amp. vintage rispetto a uno moderno:
  1. gli amp. vintage utilizzano un basso voltaggio nelle valvole causando cosi' un taglio delle alte frequenze, enfatizzando maggiormente quelle medie (suono piu' "caldo" e "rotondo"); gli amp. moderni sono piu' squillanti ed enfatizzano le alte frequenze.

  2. gli amp. vintage lavorano a bassa tensione, hanno piu' distorsione nelle valvole di potenza anche a volume basso, questo causa un effetto gradevole all'orecchio umano (piu' omogeneo e dolce rispetto a un amp. moderno)

  3. la perdita di segnale originale e' un'altra causa che determina la qualita' finale del suono:

    • il segnale della chitarra in un amp. moderno passa per un primo stadio di gain, dopo per un secondo, per lo stadio del volume, del tono, lo stadio loop (send e return) degli effetti, lo stadio di equalizzazione, del reverbero, del master volume e dell'inversione di fase per l'uscita...; tutto questo causa perdita di segnale!

    • la coppia resistenza condensatore: di solito la coppia e' formata da due resistori e un condensatore formando un semplice filtro passa alto tipo-pi (parte integrante del gain). In un amp. vintage trovi solo uno o due stadi di gain, una inversione di fase e una sezione di potenza. Queste coppie hanno una bassa perdita di segnale, ma in un amp. moderno esistono dozzine di questi RC! Ecco perche' quelli moderni hanno un "tremendo" gain di potenza. Inoltre, quest'ultimi utilizzano un diverso voltaggio per ogni sezione di gain; questi circuiti usano resistori che "uccidono" le naturali armoniche (si puo' notare quando si abbassa il volume della chitarra).

    • un'altra causa che favorisce la perdita del tono e' nel trasformatore: una volta era formato da bobine di filo laminato isolato da carta, ora invece sono formati da bobine di plastica o nylon con conseguente perdita della fedelta' sonora (c'e' troppa distanza in una bobina di plastica).

    • i condensatori vecchi davano suoni piu' ricchi e con ottimi bassi (erano formati da strati di carta e alluminio messi a sandwich e arrotolati come sigarette con i poli laterali in plastica o cera; mentre oggi sono in poliestere, polistyrene, mylar ecc.). Anche se molti audiofili diranno che i polistyrene hanno una capacita' sonora migliore (forse lo diranno per cio' che riguarda un sistema stereofonico), e' preferibile utilizzare i poliesteri tubolari in alluminio per gli amplificatori per chitarra. Questi involucri dei condensatori sono i Mallory 150 e sono fatti spruzzando su due fogli di alluminio una pellicola di polistirene, hanno il suono simile a quelli dei vecchi vintage con involucro di carta.

    • negli anni 60' e 50' gli amplificatori usavano raddrizzatori di potenza a valvola, mentre oggi troviamo i piu' economici solid-state

In un amp. vintage, nelle valvole raddrizzatrici entra la massima corrente della potenza di accensione, diversamente, nelle valvole di potenza entra bassa corrente causando cosi' distorsione e una piccola perdita di potenza: le valvole vanno facilmente in distorsione quando hanno un basso voltaggio, enfatizzando le medie frequenze. In questo caso il suono e' piu' distorto e compresso perche', come le corde iniziano a diminuire in volume, le valvole di potenza mandano una bassa corrente che da come risultato finale piu' voltaggio con incremento di volume. In altre parole le valvole finali aumentano di volume quando le corde cessano di vibrare, creando cosi' un buon sustain.
Gli amplificatori moderni usano raddrizzatori a solid-state e non hanno lo stesso effetto di quelli a valvole e i finali lavorano ad alto voltaggio dando piu' volume con meno distorsione (piu' squillante, ma con bassi non morbidi). Per risolvere questo problema, molti amplificatori moderni sono compensati con una distorsione di preamplificazione, che purtroppo non da lo stesso risultato della distorsione delle valvole finali. La distorsione del pre e' piu' zanzarosa rispetto a quella piu' calda e corposa del finale.
Per favorire l'aumento del tono compresso delle valvole raddrizzatrici, quasi tutti gli amp. costruiti nel 50' e nel 60' usavano il catodo-bias in uscita dalle valvole (a.k.a. self-bias). Oggi quasi tutti gli amp. moderni utilizzano invece il fixed-bias in uscita. Catodo-bias e' quando un resistore e' tra il catodo e la massa, per stabilire il livello di operazione della valvola di potenza. Fixed-bias e' quando il catodo e' connesso direttamente con la massa e un costante voltaggio di segno negativo e' posto sulla griglia.
Un'altra maggiore differenza tra un amp.vintage e uno moderno e' nel design estetico.
Negli anni 50' e 60' il pino duro era il legno a piu' buon mercato; il pino era perfetto per il suono di un buon amplificatore per chitarra. Oggi invece, il pino e' costoso e difficile da trovare. Il compensato e' piu' economico e facile da trovare, ed e' per questa ragione che oggi e' il legno piu' utilizzato nella realizzazione degli amplificatori. Il compensato a differenza del pino, non riesce ad esaltare tutte le frequenza e filtra gran parte dei toni bassi.
Inoltre, gli amplificatori di vecchia data, avevano un wattaggio inferiore rispetto a quelli di oggi; lo standard era tra i 5 e i 50watt. Quindi, di conseguenza, anche gli speaker era progettati per reagire al meglio a questa "limitata" potenza: potevano essere utilizzati coni piu' piccoli, che davano un loro caratteristico suono. I coni di carta adoperati erano i 3k5p, montati su speaker Jensen: carta molto sottile che distorceva fisicamente quando si alzava molto il gain. Purtroppo negli amplificatori piu' potenti non e' possibile adoperare questo tipo di cono ultra sensibile.
Un'altra caratteristica importante e' che, i vecchi amplificatori venivano realizzati con saldature punto-punto dei componenti, senza circuito stampato. Le schede del circuito stampato (negli amp. moderni) sono sullo stesso piano.
Quando due conduttori sono separati da un non conduttore, e il conduttore e sullo stesso piano, si ha un condensatore: il circuito stampato ha piccoli condensatori tra le tracce conduttrici. E come influisce sul tono dell'amplificatore?
Causa un taglio delle alte frequenze! Allora perche' negli amplificatori moderni si usano i circuiti stampanti? Esistono dei vantaggi...gli amplificatori posso essere costruiti in pochi minuti invece di pochi giorni. E' tutto un discorso di business!

Conclusione personale

Per mia esperienza personale, posso dire che, l'imperfezione della valvola e' cio' che il mio orecchio riesce a gradire di piu': i suoni "piatti" e "freddi" iniziano a "riempirsi", a prendere "forma" e "corposita'". La valvola ti illude, dandoti l'impressione di un qualcosa di "vivo" e "irripetibile". Le tonalita' musicali accompagnano l'orecchio senza mai disturbarlo o annoiarlo. E' proprio vero...la valvola trasforma il passato in futuro!

Sono passati diversi anni, da quando, nel mio garage di casa, smontavo le chitarre e gli amplificatori valvolari dei miei amici; e' sempre rimasta la passione, ma mai come allora: avevo acquistato diversi libri per capire meglio come effettuare le piu' semplici operazioni di modifica e riparazione degli amplificatori.
Fortunatamente, alcuni libri hanno accompagnato parte della mia spensierata giovinezza e hanno svelato qualche piccolo dubbio che avevo in passato: The Tube Amp Book di Aspen Pittman (e' un must-have per gli appassionati di valvole in genere), A Desktop Reference of Hip Vintage Guitar Amps di Gerald Weber (schemi elettrici, modifiche bias, consigli vari...favoloso per i chitarristi), The Complete Guide to Guitar and Amp Maintenance di Hal Leonard (sostituzioni, utilizzo del biasprobe, valvole analizzate su oscilloscopio), Projects for Guitarists (pre valvolari, distorsori e schemi di effetti vari per chitarra) e altri ...
...ma ultimamente, dopo aver ascoltato il podcast numero 10 di Tecnica Arcana del 14/07/2006, ho scoperto l'esistenza un piccolo economico amplificatore di classe D, denominato T-Amp, realizzato da Sonic Impact, dal costo veramente incredibile (meno di 40€) e dotato di elevatissime qualita' audio, simili a quelle di un amplificatore valvolare da svariate migliaia di euro. Ebbene si ragazzi, dopo averlo acquistato da www.thinkgeek.com, l'ho subito collegato al mio impianto Hi-Fi e sapete cosa e' successo? ...ho rimpiazzato il mio adorato amplificatore Creek-6060 con questo giocattolino "ammazza giganti" chiamato T-Amp. Il suono e' di altissima qualita' e nonostante alcune imperfezioni sulle basse frequenze si avvicina molto a quello delle valvole....ma il suono valvolare e' un'altra cosa! La tecnologia sta' facendo progressi, ma al momento, la valvola rimane la numero uno, per chi come me ci sente ancora bene! :)

Ciao e alla prossima pillola!

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19 Comments:

Anonymous Carlo said...

Splendido post! Blog straordinario!

01/12/06, 00:16  
Anonymous Anonimo said...

ciao,bellissimo il tuo post sulle valvole!!!ieri ho ritirato il mio mesa roadking e oggi provandolo mi sono reso conto che suonando due note in particolare in un dato registro si sente una forte vibrazione allora ho letto il tuo post ed ho pensato a qualche parte fisica del combo che vibra e venga amplificata da qualche valvola microfonica,potrebbe essere?scusa forse ho scambiato il tuo blog per un centro consulenza ampli:)a presto
g.luca

17/12/06, 14:06  
Anonymous vincenzo said...

Risposta a g.luca
E' molto probabile che il tuo problema e' causato da una o piu' valvole microfoniche, oppure da un bias regolato male...un buon oscilloscopio e' l'ideale per trovare questo tipo di problemi.
Consiglio la simpatica lezione online su http://www.musicoff.com/MOff_sources/topindex.MOff?page=http%3A%2F%2Fwww.musicoff.com%2FMOff_sources%2Fviewer.MOff%3Faction=lezione%26value=305%26sezione=6%26

19/12/06, 20:55  
Blogger domee said...

ciao, volevo chiederti dei piccoli consigli.
qualke mese fa mi hanno regalato un eko valvolare 100w anni 60
dato ke non e stato ustao per anni
vorrei sapere come fare per regolare il bias .
un altra cosa l-ampli ha la massa staccata dal cavo della corrente ,secondo te devo modificarlo o mi conviene lasciarlo cosi attaccando la massa aterra ogni volta_,
grazie tante

20/02/08, 15:48  
Anonymous Anonimo said...

ciao spero di non scocciare ma visto la preparazione su questo argomento fantastico non posso non farti una domanda che mi assilla da tempo...ho un ampli da 100w della laney, essendo una potenza troppo elevata e non sfruttabile da parte mia o sentito che posso togliere due delle valvole finali per dimezzare la potenza dell'ampli e sfruttarlo di piu'...e' una cosa fattibile o rischio di buttare via tutto? ti ringrazio in anticipo se avrai voglia e tempo di illuminarmi!! ciao

03/04/08, 18:45  
Blogger simone said...

ciao sono uno studente disperato ke sta facendo la tesina sulla diff. tra amp.val e a transistor...
mi potresti aiutare con qualche dato tecnico,schemi el,immagini,ecc...
perfavore.....ciao!!!!

22/04/08, 17:38  
Anonymous Anonimo said...

Ciao, vista la tua conoscenza sull'argomento valvole, volevo chiederti un opinione su quanto mi è accaduto..
Possiedo da 3 anni un ORANGE AD30TC circa un anno fà improvvisamente durante le prove vi è un calo di volume sempre più evidente fino a ridurre il suono a qualcosa di ridicolo.L'amplificatore dopo essersi raffreddato ripartiva bene ma dopo un po' il calo si ripresentava nuovamente.Lo porto in vari posti e tutti mi dicono che è a posto ....Vado da un "esperto" e questi mi dice che alcune connessioni si erano deteriorate forse per via della condensa perchè ero solito coprire l'ampli con una custodia morbida quando non lo usavo.Dopo questo intervento l'amplificatore si è ripreso.Tuttavia fin tanto che lo uso in casa tutto bene, in sala prove dove lo tiro di più e suono per 2 -3 ore dopo la prima mezz'ora l'amplificatore ha progressivo un calo di presenza il suono è pù fiacco tanto e vero che posso mettere il volume al massimo cosa impensabile quando lo avevo comprato.Diciamo che riesce a farsi sentire ma non è una bomba com'era prima e come dovrebbe essere...Che ne pensi?
Ciao
enrico

29/09/08, 11:39  
Blogger Vincenzo De Sanctis "GNUpinux" said...

non e' forse un amplificatore valvolare? Se si allora probabilmente il problema e' sulle valvole. Prova a far sostituire le valvole finali. Potrebbe anche essere un problema di staratura nella regolazione del bias.

26/01/09, 11:06  
Anonymous Anonimo said...

Ciao.Bellissimo articolo.Posso chiederti un consiglio?.Ho la possibilità di spendere 550euro per un bellissimo amplificatore che però fa uno strano rumore.
Mi spiago meglio.L'ampli in questione è un combo 1x12 Carvin XV112 , un modello prodotto tra la fine degli anni 80 e i primi 90.Canale clean con l'opione pushpull sul clean x attivare il bright e un secondo canale dotato di master e gain che se tirato aggiunge ulteriore guadagno.
Il problema sorge quando attivo il bright e uso una pennata molto forte sugli accordi.Sento che escono come delle botte dal cono.Non saprei come descriverle.Il negoziante mi ha ordinato delle valvole originali sia finali che pre direttamente dall'importatore (a sue spese ovviamente) perchè secondo lui sono le finali.Il problema è che ho necessità di un combo quindi nn posso aspettare, ma se è un problema solo di valvole finite allora aspetto.Oggi ho provato a vederle ed erano tutte in ottime condizioni , sembravano nuove.Allora ho acceso l'ampli ho messo il volume al max e ho provato a picchiettare con una penna sulle valvole.Niente, nessun rumore.
Che mi sai dire te?
complimenti ancora per l'utilissimo post.Spero tu mi possa dare qualche consiglio.
ciao

31/01/09, 03:54  
Blogger Vincenzo De Sanctis "GNUpinux" said...

e' improbabile che il problema sia sulle valvole finali.
Per risolvere il tutto occorre lo schema circuitale dell'ampli andando cosi' ad analizzare la sezione relativa alla posizione bright del pushpull.
Condensatore?!? da verificare....

02/02/09, 16:20  
Anonymous Anonimo said...

Ciao! Ti riscrivo per qull'Orange AD30TC (vedi 2 commenti sopra), grazie per la risposta.L'ho riportato in un laboratorio specializzato descrivendo bene il problema, effettivamente alla fine mi hanno sostiruito le valvole finali.Il problema persiste: dopo un ora in cui l'ampli suona a dovere circa c'è un calo di potenza/presenza notevole, nulla cambia sostituendo chitarra, cavi ecc. E' qualcosa all'interno, la ia imprssione è che sia un componente che surriscaldandosi deteriora il segnale...Non sò più da che parte voltarmi...Ciao.
Enrico.

03/02/09, 01:14  
Anonymous Anonimo said...

Ciao possiedo un amplificatore HI-FI con le seguenti caratteristiche:
Input Power : 110V - 240V
* Tubes : 6550A x4
* Output Power : 45W x2(8 ohm)
* Harmonic Distortion:<0.3%(1KHz 40w)
* Frequency Respond :20Hz~50KHz
* Signal/Noise Ratio : 89 dB
* Load impedance : 8ohm or 4ohm
* Input impedance : 20Kohm
* Signal Inputs Level :<=1V Audio
* input : 3 groups
* Output jacks : 3 groups
* Size Dimension : Width 41cm Height 19cm Depth 32cm
* Weight : 19kg

Appena ricevuto montai per distrazione la valvola 6n4/12ax7 al posto della 12AU7/ECC82....appena acceso rimasi profondamente deluso xchè giustamente si sentiva male per via dell'errore, una volta corretto sembra che suoni in maniera eccezionale (almeno penso, xchè è il mio primo valvolare e non so come dovrebbe suonare).... pensi che questo mio errore possa aver causato problemi alle valvole o all'amplificatore?
inoltre le valvole devono avere la stessa intensità di calore? perchè noto che su 4 valvole 6550 1 è meno incandescente delle altre e di conseguenza scalda meno delle altre.dovrei farmi sostituire la valvola che scalda meno?
Grazie mille in anticipo.

12/02/09, 20:59  
Blogger Vincenzo De Sanctis "GNUpinux" said...

se l'ampli funziona correttamente allora vuol dire che non hai ancora rovinato nulla. Le ECC82 vengono utilizzate spesso come invertitori di fase o come buffer per mandate di riverbero, quindi non si caratterizzano molto per il suono.
C’è da dire però che è possibile sostiture ad esempio una 12AX7 con una 12AT7, il risultato è molto particolare e può anche piacere, qui il suono cambia molto e di solito quando ad una 12AX7 si sostituisce qualche altra valvola di preamplificazione di sicuro si ha un calo di guadagno notevole (questo perché la 12AX7 ha il maggior guadano fra tutte, così come la ECC83) e di solito si attenuano anche le gamme basse in favore delle medie e delle alte. Tutto questo pero' riaguarda l'amplificatore per strumenti musicali.... per gli hi-fi il discorso cambia un po'.
Le 6550 invece e' una valvola finale che lavora insieme a tutte le altre della sua specie: tutte e quattro devono essere il piu' simile possibile tra di loro e quindi vanno sostituite insieme.

13/02/09, 10:05  
Anonymous Anonimo said...

Ciao Vincenzo grazie per la risposta.
Si, l'amplificatore sembra suonare veramente bene, per fortuna con le valvole invertite l'ho fatto suonare solo 3 cumulando le varie prove. Per quanto riguarda la diversa intensità di calore di una 6550 e di una 6n4/12ax7 posso anche "fegarme" visto e considerato che suona bene? oppure comporterà dei problemi con l'avanzare del tempo? qualora dovessero essere rispedite devo rispedirle tutte e 7? o solamente queste 2? l'amp ha suonato veramente poco, quindi non dovrebbe esserci differenza.no?
grazie sempre

13/02/09, 13:24  
Blogger Vincenzo De Sanctis "GNUpinux" said...

ciao. Ti ricordo che le 6550 sono valvole finale, mentre le 12ax7 sono preamplificatrici...due cose diverse.
Il mio consiglio e' di non fare nulla. Puoi risparmiare i tuoi soldini.

13/02/09, 13:40  
Anonymous Anonimo said...

quindi minor incandescenza non è indice di difetto e di conseguenza malfunzionamento?!?

13/02/09, 20:51  
Anonymous Anonimo said...

Ciao, sono un musicista completamente ignorante in fatto di elettronica. La domanda è questa: è possibile prendere un ampli moderno e mettere le valvole al posto dei transistor?

Grazie,

federico

15/03/09, 12:22  
Blogger GizMo said...

Ci sono diverse imprecisione in questo articolo, una ad esempio e' che non e' vero che gli amplificatori valvolari "strumentalmente" hanno distorsioni maggiori da quelli a transistor, parlandi di HiFi sicuramente ci sono tanti amplificatori "caratterizzati" (cioe' che ci mettono del loro nel suono, che ad alcuni piace) che distorcono ma con i valvolari e' possibile, nemmeno senza grande sforzo, arrivare a tassi distorsivi dell'ordine dello 0,qualcosa% quindi non hanno da invidiare niente agli amplificatori a transistor, piuttosto invece capita che gli amplificatori a transistor sia perfetti SOLO strumentalmente, ma poi abbiano notevoli problemi di "interfaccia" con i diffusori ad esempio, non potendo una casa produttrice testare l'amplificatore con tutti i tipi di casse esistenti... anzi spesso questi amplificatori sono testati solos u carichi resistivi in laboratorio.. cmq in buona sostanza gli amplificatori a transistor appaiono strumentalmente perfetti in laboratorio collegati a una resistenza ma quando li metti in una situazione reale hanno difficolta' con il carico fortemente reattivo degli altoparlanti e cominciano a comportarsi in maniera molto diversa da quella dichiarata dalla casa produttrice che e' solo una misura "ideale". I valvolari su questo aspetto molto molto piu' docili sebbene anche loro non siano esenti dal problema di interfaccia il loro funzionamento e' turbato molto meno dal carico reattivo delle casse.

13/09/11, 12:48  
Anonymous Anonimo said...

Ciao, ho un ampli Vox Ac15 Heritage Collection, un anno di vita usato non eccessivamente. Quando suono le note "si" (le alte, es. 12° tasto della seconda corda, sulle basse non l'ho mai notato) si sente una fastidiosa vibrazione "metallica". E' causa di qualche valvola non inserita bene o qualche vite fuori posto? Altra cosa, a volte capita, quando uso il 2° canale (quello boost), di avere una pacca improvvisa di volume con perdita di controllo dei potenziometri treble e bass e un humming abbastanza invadente (forse essendo entrato in una modalità extra con alto volume). Basta cambiare da modalità "triode" a "penta" o viceversa per risolvere la cosa. Da cosa possono dipendere i 2 problemi esposti? Grazie! Christian

19/11/11, 15:50  

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