Guida Alle Valvole

GUIDA ALLE VALVOLE 10 dicembre 2011

 GUIDA ALL’USO DELLE VALVOLE – PRIMA PARTE di Luca Cantarini - NiCal - NiCal Amplificazioni

Su richiesta del mio amico Giampaolo, con molto piacere mi accingo a scrivere alcuni articoli che riguarderanno le valvole in generale ed in particolare, quelle che si usano principalmente per la realizzazione di amplificatori per strumenti musicali. In considerazione del fatto che non tutti gli appassionati di musica conoscono a fondo questi strani componenti realizzati agli inizi del 1900 in seguito alla scoperta dell’effetto termoionico, inizier ò questi articoli descrivendo in modo semplice e senza scadere in tecnicismi poco comprensibili, la loro costruzione ed il loro principio di funzionamento. Gli esperti in materia mi perdoneranno la semplicit à descrittiva, ma questi articoli volutamente non vogliono essere dei trattati di elettronica, ma solo un piccolo aiuto alla comprensione dell’argomento. In parole povere, fu scoperto che riscaldando un materiale fino all’incandescenza, esso genera una emissione di elettroni, direttamente proporzionale alla temperatura a cui esso è riscaldato. In sostanza una valvola è molto simile ad una lampadina, ha un involucro di vetro, all’interno viene praticato il vuoto ed è presente un filamento che diventa incandescente per il passaggio di corrente elettrica. Nelle valvole, oltre al filamento che viene riscaldato fino all’incandescenza ( da 1000 a 3000 °C e che ha il compito di riscaldare il catodo o pi ù catodi nel caso di valvole multiple, ci sono altri elementi metallici di forma diversa che hanno il compito di controllare questo flusso di elettroni.

 Foto del primo triodo del 1906  In generale, c’è un terminale chiamato catodo che è molto vicino al filamento e che si scalda notevolmente, uno pi ù esterno che si chiama anodo ed eventuali altri elementi intermedi che si chiamano griglie. Questi elementi hanno tutti un collegamento esterno tramite i piedini, che possono variare di dimensione e di numero a seconda del tipo di valvola. Nelle prime valvole, il filamento fungeva anche da catodo, ma in seguito ai problemi che creava e nell’impossibilit à di

poter creare valvole multiple con catodo comune, si decise di usare il filamento come elemento riscaldante per i catodi stessi.

Un triodo schematizzato Quando viene applicata una tensione esterna negativa al catodo ed una positiva all’anodo, si ha un flusso di elettroni che partono dal catodo e giungono all’anodo. Polarizzando le griglie in modo opportuno, si pu ò controllare questo flusso ed invertendo la polarità, si blocca il passaggio di elettroni, quindi la valvola si comporta come un diodo e consente il passaggio di corrente solo in un verso e viene bloccato in senso contrario. Nelle valvole rettificatrici, usate spesso negli amplificatori, non ci sono griglie di controllo e esse vengono usate proprio per raddrizzare la corrente da alternata a continua, esattamente come si usa fare con dei diodi semiconduttori, sfruttando il fatto che gli elettroni passano solo in un senso. Nelle valvole preamplificatrici o in quelle finali, le griglie hanno la funzione di controllo di questo flusso. In commercio sono esistiti centinaia di tipi diversi di valvole che venivano usate fino agli anni sessanta per essere impiegate in moltissime applicazioni audio, radio, tv e altri impieghi industriali. Perfino i primi computer erano a valvole e anche i cinescopi in bianco e nero e a colori, sono di fatto delle valvole particolari. Ne settore audio, le valvole pi ù usate sono i diodi, i triodi e i pentodi.

I diodi: Sono usati come valvole rettificatrici sono composti da un filamento, uno o pi ù catodi.

Sono le valvole più semplici ed il loro impiego è esclusivamente per raddrizzare la corrente alternata negli stadi di alimentazione. Le valvole diodi più diffuse sono la GZ34, EZ81, 5U4, 5Y3 .

I Triodi:

Sono valvole più complesse perch é hanno anche una griglia posta tra il catodo e l’anodo che, se polarizzata negativamente rispetto al catodo, pu ò controllare il flusso di elettroni fino al suo blocco, o permettere il passaggio completo fino alla saturazione della valvola. Piccole variazioni di polarizzazione, producono una notevole variazione

del flusso, per cui questi componenti hanno la propriet à di creare un effetto di amplificazione del segnale. In generale vengono usate negli stadi di preamplificazione degli amplificatori o come driver per unit à di riverberazione a molle. Anche l’effetto di tremolo o vibrato degli amplificatori datati è ottenuto attraverso questi componenti. Queste valvole sono state usate da tutti i grandi marchi pi ù conosciuti. I modelli più usati negli ampli sono stati le 12AX7 (ECC83), anche nella versione 7025, 12AU7 (ECC82), 12AT7 (ECC81) , 12AY7 (6072).

I Tetrodi:

Sono valvole che rispetto ai triodi, hanno una griglia in pi ù che è chiamata griglia schermo e ha la funzione di ridurre la capacità che si crea tra l’anodo e la griglia di controllo. Questa griglia, per ò può creare problemi di emissione secondaria e quindi qualche problema di distorsione. Anche queste valvole sono usate per amplificare il segnale e, per quanto riguarda il settore audio, le pi ù famose sono le 6V6 e le 6L6. Queste valvole sono state usate da vari costruttori ed in particolare la Fender

I Pentodi:

Sono il punto di arrivo delle valvole e hanno una griglia in pi ù, chiamata griglia di soppressione, che ha la funzione di eliminare l’emissione secondaria. I pentodi più usati sono le EL34 , le EL84 come finali e la EF86, usata come preamplificatrice.

Le EL34 sono state usate da Marshall, Hiwatt e altre importanti marche di amplificatori, Le EL84 sono diventate famose grazie al loro impiego neiVOX. Le EF86 sono state usate in alcuni modelli di varie marche. Esistono anche valvole ancora pi ù complesse,ma non sono interessanti dal nostro punto di vista. Con l’avvento dei semiconduttori, la produzione delle valvole è andata piano piano sparendo e anche i cinescopi sono di fatto spartiti, soppiantati dai nuovi sistemi LED, LCD e plasma. Nel campo che ci interessa in particolare che è quello audio, le valvole sono state usate in modo massiccio per almeno 30 anni e sono alla base degli amplificatori pi ù importanti e famosi della storia musicale internazionale. Marshall, Fender, Hiwatt, Vox a tanti altri marchi, sono legati in modo indissolubile al massiccio impiego di valvole ed il suono prodotto da queste, ha fatto tremare milioni di persone davanti ai palchi, dove cataste di amplificatori ruggivano con migliaia di watt. La produzione europea occidentale, ormai soppiantata da quella dei semiconduttori fu quasi tutta dirottata nei paesi dell’est europeo, dove ancora c’era richiesta e macchinari adatti alla loro produzione, ma anche in quei paesi, la loro produzione cessò per mancanza di mercato. Da dieci anni, le valvole hanno trovato un nuova incredibile riscoperta e stanno vivendo una nuova giovinezza grazie alle inimitabili caratteristiche sonore. A mio modesto parere, nessun componente moderno le eguaglia in termini di “pasta” e tutti i grandi suoni del passato e moltissimi del presente si basano sul sound generato da questi piccoli gioielli, caldi sia in termini di temperatura che di suono. Dopo avere descritto in modo semplice il principio di funzionamento e fatto una panoramica generale di questi meravigliosi dispositivi, nella prossima puntata parleremo in dettaglio delle caratteristiche sonore delle valvole pi ù usate negli amplificatori per strumenti musicali. Un saluto a tutti gli appassionati di questo meraviglioso blog.

GUIDA ALL’USO DELLE VALVOLE – SECONDA PARTE Nella precedente puntata, mi sono limitato a descrivere, anche se in modo semplice, il funzionamento in generale delle valvole termoioniche, le varie tipologie in base alla loro tecnica di costruzione. In questa seconda puntata cercher ò di descrivere questi affascinanti componenti elettronici dal punto di vista delle caratteristiche sonore. Voglio chiarire che

verranno analizzati degli aspetti oggettivi, come il guadagno ed alcuni necessariamente soggettivi, frutto delle mia esperienza e alle considerazione di alcuni tecnici e musicisti che le hanno provate. Questo perch é ogni essere umano ha un udito diverso e recepisce le onde sonore in modo differente, il suono viene influenzato anche da altre componenti sia ambientali che tecnici.Negli amplificatori vi sono generalmente tre tipi di valvole o quattro se vengono usate anche per raddrizzare la corrente alternata in continua, ma io far ò le mie considerazioni basandomi su quattro tipologie che sono : Rettificatrici: Queste valvole hanno il compito di raddrizzare la corrente alternata proveniente dal trasformatore di alimentazione in corrente continua. La scelta di utilizzare queste valvole è chiaramente tipica di ogni costruttore di amplificatori e ci sono molte teorie diverse sull’opportunità o meno del loro uso. I tipi pi ù usati sono la GZ34 o come la chiamano gli americani 5AR4, la 5U4, usata su molti Fender o la vecchia 5Y3. Ogni valvola viene scelta in funzione del circuito da alimentare e non in base alle caratteristiche “sonore”. Le valvole rettificatrici possono influenzare il suono con una lieve diminuzione della potenza, specialmente quando si raggiungono i limiti stessi della sua capacit à di raddrizzare la corrente, producendo delle leggere distorsioni dipendenti dai limiti della valvola stessa. Personalmente ritengo che la rettificazione a diodi allo stato solido, sia da preferire per la maggiore costanza dei parametri, della loro durata e affidabilit à e per favorire i suoni puliti. Molti costruttori come Fender nella serie Showman e derivati, Marshall nel JCM800 e tanti altri, fin dagli anni 60 hanno spesso usato i diodi negli stadi di alimentazione, evidentemente preferendoli alle valvole. La stessa Hiwatt ha usato diodi su tutti i modelli, compreso il DR504 da 50 Watt. Preamplificatrici: Le valvole preamplificatrici, sono quelle che si usano nei primi stadi di ogni amplificatore valvolare. La valvola pi ù usata è stata ed è tuttora la splendida 12AX7 o ECC83, nelle varie versioni. In passato, una sua versione chiamata 7025 è stata usata da Fender negli Showman e altri modelli perch é ritenuta meno rumorosa e pi ù efficiente. Questa valvola ha delle doti incredibili, un alto guadagno ed un suono equilibrato e forse un po’ medioso. Essa è la valvola per eccellenza di quasi tutti i tipi di amplificatori passati e moderni, usata in varie configurazioni, è molto versatile, robusta e perfetta quindi per amplificare piccoli segnali negli stadi pre. In alcuni casi è stata utilizzata anche la 12AY7 nel Fender Tweed Twin, ma essa non è usata quasi mai, ha un guadagno inferiore, un suono pi ù idoneo ad esaltare sia i bassi che gli acuti e un po’ meno i medi. Va menzionato l’uso anche della valvola 12AU7 o ECC82 negli stadi di preamplificazione di alcuni ampli del passato, ma il suo poco guadagno, ha trovato solo usi molto saltuari. Personalmente la sto usando nei Tube Driver con risultati molto buoni e suoni spettacolari. Tutte queste valvole sono dei doppi triodi gestibili in modo assolutamente indipendente, tranne che il filamento in comune Va ricordato l’uso del pentodo EF86, una splendida valvola e molto musicale con altissimo guadagno, usata anche nel Matchless, ma costosa e rara da trovare, per cui poco usata.

Con il termine “mu” si intende il guadagno in tensione di una valvola per piccoli segnali tipici dei triodi preamplificatori e in questo piccolo elenco, si possono controllare le caratteristiche di queste valvole. 12AT7 o ECC81 mu=60

12AU7 o ECC82 mu=18 12AX7 o ECC83 mu=100 EF86 (pentodo) mu= 5000

Sfasatrici: Lo stadio di un amplificatore a doppio finale in push – pull, ha necessit à di una valvola che sfasi l’onda che arriva ai finali di 180°, in modo che quando la semionda positiva arriva ad una valvola finale, all’altra arrivi quella negativa ed inoltre effettuare l’ultima preamplificazione come driver per i finali. Data la particolarità di questa sezione dell’ampli, quasi tutti hanno usato e usano una valvola molto diffusa, la 12AT7 o ECC81, dal suono pulito con ottimi bassi e acuti. La 12AU7 o ECC 82 è stata usata come valvola sfasatrice, ha un suono non molto diverso della 12AT7, ma con meno guadagno. Anche la 12AX7 o ECC83 viene usata in questo impiego per un suono un po’ pi ù compresso e più aggressivo e forse un po’ pi ù medioso, anche se la prima è molto più usata. La 12AU7, viene spessissimo usata per pilotare unità di riverberazione a molle per il suo guadagno elevato e le sue caratteristiche. Finali: Come dice il nome, queste valvole di potenza, hanno il compito di pilotare il trasformatore di uscita e quindi rappresentano lo stadio di potenza dell’ampli. Nella storia le valvole pi ù usate in assoluto sono state le 6L6 e le EL34. Nell’immaginario collettivo, le prime si identificano con i marchi Fender, Gibson, Ampeg e altri., mentre le EL34 con Marshall. Questo dualismo ha prodotto una diceria a mio parere sbagliatissima e cio è che le 6L6 siano identificative di pulizia e di brillantezza e le EL34 di ruvidit à e di saturazione. Nella mia esperienza ci ò si è rivelato quanto di pi ù sbagliato, nelle varie Versioni del NiCal Maestrale vengono usate entrambe, senza notevoli differenze come pulizia e brillantezza. Il problema sta su come vengono gestite, sui parametri di bias e quindi, di come sono usate nell’ambito della progettazione dell’ampli. Il Fender Showman del 65 montava 4 valvole 6L6 con una potenza di circa 85 Watt e Fender, costruendo amplificatori di quel tipo molto puliti, ha sempre evitato di far lavorare le valvole finali in modo eccessivo, preservandone la vita operativa e evitando suoni saturati. Uno degli ampli pi ù puliti è stato proprio l’Hiwatt DR504 e DR103 che montava valvole EL34 ed il suono, straordinariamente brillante e definito, era molto diverso dai Marshall che usavano lo stesso tipo di valvola, ma con suoni molto diversi. La scelta dei finali dipende da vari fattori, una EL34 che ha una potenza massima di dissipazione di 25 watt, tende a saturare presto, genera una compressione maggiore del suono anche a bassi volumi, ha un suono abbastanza medioso, con bassi e alti non esagerati, ma sempre molto equilibrati. La 6L6, con una potenza massima di circa 34 watt, ai bassi volume ha un suono pulito ed equilibrato, ma satura all’improvviso quando si alza il volume, in modo molto aggressivo. C’è da aggiungere chela EL34 è un pentodo che viene giustamente ritenuto “lo stato dell’arte” delle valvole, mentre le 6L6 è un tetrodo, quindi meno “raffinato” e tendenzialmente con un maggiore pericolo di distorsioni causato dall’effetto dell’emissione secondaria, che nel pentodo è trascurabile. Le EL84 o 6BQ5 tipicamente usate nei Vox AC15 e 30, sono considerate tra le migliori valvole in assoluto per il loro suono morbido nei bassi, medi abbastanza equilibrati e alti molto suggestivi. Si tratta di un pentodo di piccola dimensione con potenza intorno ai 17 watt circa. In alcuni ampli, spesso viene usata anche la 6V6, abbastanza simile alla 6L6, ma con meno potenza, con un suono molto pulito ed equilibrato. Questa valvola è stata di nuovo usata in ampli moderni di piccola potenza. Nel parlare di potenza, il riferimento è sempre alla massima potenza dissipata, che in termini di potenza sonora va ridotta di circa la met à; infatti il Vox AC30 che monta 4 EL84 eroga circa 30 watt. Una grande importanza l’hanno avuta anche le KT88, una valvola molto potente, molto bella nei puliti e con grandissima grinta e le KT77, con caratteristiche che potremmo definire intermedie tra le EL34 e le 6L6.

A conclusione di questo piccolo trattato sull’uso delle valvole negli amplificatori, vorrei spendere due parole sulle valvole NOS (New Old Stock) e delle leggende metropolitane che le circondano. Con la riscoperta delle valvole per amplificatori, da subito è iniziata la caccia a valvole datate, ma nuove, rimaste nei cassetti o negli scaffali di mezzo mondo e dimenticate. Questa ricerca ha finito con il far lievitare i prezzi a livelli altissimi e con grande profitto dei possessori di Mullard, Phillips e compagnia bella. Come spesso accade, si è sviluppato un mercato truffaldino parallelo che ha portato a una serie di falsi incredibili e cio è la vendita di valvole nuove, vendute a dieci volte il loro valore e spacciate per valvole NOS. La mia modesta opinione è che prima di tutto non sono affatto convinto che le vecchie valvole, che di certo costano cifre altissime siano migliori di quelle di nuova produzione, ma sono certo che di fatto sono quasi scomparse! Le valvole hanno una durata e ormai, la maggior parte delle valvole degli anni 50 e 60, sono esaurite e al loro posto, è facile trovare merce anche scadente e venduta per eccelsa a prezzi esorbitanti. Nella mia esperienza, ho testato vari tipi di valvole “antiche” e le ho paragonate con oscilloscopio, analizzatore e orecchio con quelle nuove e devo dire, che quelle nuove, secondo me sono molto pi ù costanti, certamente non inferiori tecnologicamente a quelle di una volta. Nelle fasi finali dell’epopea delle valvole, la produzione fu spostata quasi tutta nell’Europa dell’Est e gli stabilimenti che erano in crisi o chiusi, hanno riaperto i battenti con produzioni importanti di nuove valvole sempre pi ù performanti ed efficienti. Il mio consiglio è quello di non farvi prendere in giro e di comperare roba nuova, da fornitori seri che vi garantiscono qualità e caratteristiche costanti e non quello di cercare l’impossibile a costi salatissimi da improvvisati venditori. Tutto quanto ho scritto è e resta un mio parere personale dal quale potete tranquillamente dissentire, i marchi citati appartengono ai legittimi proprietari e chiudo con una importante raccomandazione nello stare attenti a mettere le mani dentro un ampli valvolare perché le tensioni che si trovano all’interno sono mortali, per cui, qualora vi salti in mente di modificare un ampli o di aprirlo, fate sempre operare un tecnico qualificato, anche per sostituire una valvola. Un caro saluto ai lettori del blog del mio amico Giampaolo Noto, che ringrazio per lo spazio accordatomi nella speranza che questo articolo serva a qualcuno per capire meglio questi meravigliosi componenti. Luca Cantarini  NiCal Amplificazioni