Amplificatori, meglio un amplificatore valvolare o transistor?

Ampli a valvole oppure transistor ?

La fama dell'amplificatore valvolare è talmente grande, che il miglior complimento possibile per un'amplificazione a transistor è spesso quello di dire che abbia un "suono valvolare".

Avrai sicuramente sentito parlare dell'amplificatore valvolare per chitarra elettrica, sono quelli più diffusi. Ovviamente, gli amplificatori a valvole (o amplificatori valvolari) non possiedono solamente vantaggi: la contropartita è di essere ingombranti, pesanti e spesso anche molto appariscenti (esteticamente parlando). Solitamente sono più costosi di un amplificatore a transistor perché necessitano di componenti passivi di alta qualità (condensatori, trasformatori di uscita, resistenze con tolleranze all'1%, etc ...). 

Come funziona un amplificatore valvolare?

Un ampli valvolare funziona in maniera completamente differente da un ampli a transistor (detto anche a stato solido). 

Infatti, gli amplificatori a valvole lavorano in alta tensione (diverse centinaia di volt rispetto alle poche decine di volt presenti in quelli a transistor). 

Le valvole si differenziano dai transistor per la loro alta impedenza di uscita, che richiede la presenza, nei valvolari, di trasformatori di uscita che si adattino all'impedenza dei diffusori acustici.

Tutto questo si traduce in una maggiore capacità di riprodurre i picchi della sinusoide audio. In molti casi, la sensazione percepibile all'ascolto è addirittura quella che la potenza di uscita sia maggiore rispetto agli amplificatori a transistor di uguale potenza.

Gli amplificatori valvolari, inoltre, tendono a scaldare molto e disperdono sotto forma di calore una considerevole quantità di energia. Molti, infatti, lavorano in Classe A.

La Tecnologia degli amplificatori a valvole

Una valvola è costituita da elettrodi, posti all'interno di una ampolla di vetro sotto vuoto (la valvola termoionica). Il numero di elettrodi presenti all'interno della valvola ne definisce la tipologia: due elettrodi per il diodo, tre elettrodi per il triodo, cinque elettrodi per il pentodo, etc. 
Le valvole termoioniche hanno la stessa funzione dei transistor (come è noto, introdotti successivamente), ma operano in maniera differente, in particolare per quanto riguarda il livello di impedenza e di tensione. 

Il funzionamento delle valvole audio è basato sulla generazione di un flusso di elettroni, ottenuto attraverso il riscaldamento di un filamento (cosiddetto effetto termoionico). Questo riscaldamento, quindi, determina il rilascio di elettroni da parte del catodo. Di solito, il catodo è separato dal filamento e questo accorgimento ne prolunga la sua durata nel tempo. 

Gli elettroni emessi dal catodo (per effetto termoionico) vengono accelerati verso l'anodo (o "placca"), che è polarizzato positivamente rispetto al catodo. Il catodo è la sorgente degli elettroni.

I flusso di elettroni si genera nel momento stesso in cui viene applicata una tensione all'anodo o agli altri elettrodi presenti nelle valvole termoioniche. 

Ad esempio, una valvola a triodo è composta da tre elettrodi e da un filamento per il riscaldamento. Quando il catodo è al potenziale di terra, l'anodo assume un potenziale positivo. La griglia è polarizzata negativamente rispetto al catodo. Più è basso il valore negativo della griglia, maggiore sarà il flusso di elettroni generato e quindi di corrente prodotta. La variazione della tensione della griglia è più debole di quella indotta nell'anodo.

Il triodo ha una una capacità limitata di amplificare il segnale, e vengono spesso impiegati in configurazione single-ended (un triodo per canale). La potenza erogata da questo tipo di ampli valvolari è bassa e sono richiesti altoparlanti con una alta efficienza.

Pur essendo poco potenti, queste valvole sono caratterizzate da un suono raffinato che le rende davvero uniche.

Alcuni produttori, per ottenere potenze maggiori, hanno sviluppato una evoluzione di questi progetti: il single ended parallelo (PSE) nel quale viene utilizzato un numero doppio di triodi, con un doppio circuito single ended ed un raddoppio della potenza di uscita, il tutto senza compromettere la qualità sonica.

Il successo dei pentodi

Il pentodo è una versione più evoluta del triodo ed è composto da cinque elettrodi e da un filamento. Le griglie presenti sono tre:

• Griglia di controllo;
• Griglia schermo, con una tensione molto superiore a quella di controllo;
• Griglia di soppressione, che provvede a ridurre il rumore ed a limitare la perdita di guadagno). Quest'ultima è connessa allo stesso potenziale del catodo.

I pentodi sono valvole audio dall'ottima capacità di amplificazione, un ridotta distorsione (grazie alla presenza della griglia di soppressione) ed una risposta in frequenza lineare.

Queste valvole termoioniche sono le più diffuse, perché consentono di erogare potenze molto buone, soprattutto nei progetti in configurazione push-pull in cui le valvole lavorano in coppie e si occupano di amplificare, in maniera distinta, la semi-onda positiva e quella negativa.

La struttura asimmetrica di questi progetti tende ad annullare le distorsioni armoniche di ordine pari, che sono invece mantenute intatte in un amplificatore audio single-ended.

Gli amplificatori valvolari pushpull sono spesso economici, perché non necessitano di trasformatori di uscita curati tanto quanto quelli necessari per un buon single-ended.

Tuttavia, non tutte le valvole hanno le medesime caratteristiche. In base alla fabbrica produttrice ed alla qualità costruttiva, anche il suono sarà differente.

Le valvole sono componenti elettronici complessi, costituiti da materiali che richiedono un assestamento meccanico nel tempo. Questo assestamento porta ad un progressivo miglioramento delle loro caratteristiche elettriche iniziali.

Proprio per questo motivo, gli amplificatori valvolari richiedono un periodo di rodaggio di molte ore (tra 50 e 100 ore) affinché sia possibile poter apprezzare al meglio tutta la ricchezza del “suono valvolare”.

La vita media di una valvola è stimata intorno alle 3.000 / 5.000 ore di ascolto, anche se le valvole preamplificatrici hanno un ciclo vitale nettamente più longevo (intorno alle 12.000 ore di ascolti).

La manutenzione ed i suggerimenti

L'amplificatore a valvole richiede alcune accortezze per un suo utilizzo corretto. Ti indichiamo, qui di seguito, alcuni consigli per preservare la vita delle valvole e dell'amplificatore a valvole nel suo complesso.

Ecco i nostri quattro consigli:

• Conviene lasciare sempre accesi gli amplificatori a valvole? Assolutamente no, perché oltre a determinare un consumo di corrente eccessivo, soprattutto in presenza di amplificatori valvolari in Classe A, il problema principale è che le valvole preamplificatrici e quelle finali sono sempre sotto tensione e si consumano senza un reale utilizzo. In questa modalità, infatti, soltanto le casse acustiche rimarrebbero inutilizzate, ma tutti i circuiti interni all'amplificatore a valvole sarebbero in funzione. Il nostro consiglio, invece, è quello di accendere l'ampli valvolare e di lasciarlo acceso 20 minuti prima di iniziare la propria seduta di ascolti di musica. In questo modo, le valvole si potranno riscaldare in maniera opportuna ed iniziare a lavorare in maniera stabile, erogando la quantità di corrente necessaria ad una amplificazione ottimale del segnale audio. Un ulteriore consiglio è quello di portare il volume a zero e di attendere uno o due minuti prima di spegnere l'amplificatore a valvole.
  In questo modo, le valvole avranno il tempo di iniziare a raffreddarsi, senza subire shock termici troppo violenti.
  
  
• La corretta ventilazione. Un aspetto importantissimo nella cura degli amplificatori valvolari è quello della giusta ventilazione. Controllare sempre che l'amplificatore non sia collocato in teche o in ripiani privi di aria o chiusi. Considerato il grande calore generato dalle valvole termoioniche, infatti, è assolutamente necessario un adeguato ricircolo di aria, affinché il calore non ristagni al di sopra delle valvole, causandone la rottura.
  Assicurarsi che, tra le valvole termoioniche ed il ripiano superiore, siano presenti almeno 30 cm di aria, in modo da favorire la circolazione. Evitare, inoltre, di chiudere le feritoie presenti sul pannello dell'amplificatore.
  Se proprio non ci fosse un adeguato ricircolo, consigliamo di installare in prossimità dell'amplificazione una ventola a basso regime di rotazione (quindi di tipo silenzioso), per aspirare il calore in eccesso e prolungare la vita delle valvole termoioniche.
  
  
• Controllare che i diffusori acustici siano sempre collegati. Verifica sempre di collegare stabilmente le casse acustiche all'amplificazione valvolare. Infatti, in assenza del carico degli altoparlanti, i trasformatori di uscita degli amplificatori a valvole si danneggerebbero in breve tempo. La loro sostituzione è particolarmente onerosa, pertanto consigliamo di prestare la massima attenzione a questa situazione, in modo da prolungare la vita del proprio amplificatore valvolare.
  
  
• Attenzione ai liquidi! Come tutte le apparecchiature elettroniche, anche gli amplificatori valvolari devono essere protetti dalla caduta accidentali di liquidi (acqua o sostanze), che potrebbero generare immediati corto-circuiti qualora finissero all'interno. Anche l'umidità è un nemico degli amplificatori a valvole. Controllare con un igrometro che il livello di umidità relativa dell'ambiente in cui si posiziona l'amplificatore valvolare sia adeguato. Cantine e taverne, spesso, presentano tassi di umidità troppo elevati, quindi effettuare le opportune verifiche prima di scegliere questi ambienti.

Conviene comprare un usato ?

In questo caso la risposta è: dipende. Soprattutto per gli amplificatori di questa tipologia, quando si cerca un buon usato, occorre prestare moltissima attenzione allo stato di conservazione generale e dove si acquista (ad esempio, se cercate su ebay, verificate sempre i feedback del venditore).

In particolare, controllare che i contatti delle valvole non siano ossidati o, peggio, arrugginiti. L'ideale sarebbe, inoltre, quello di poter testare il livello di emissione residua delle valvole, operazione però molto difficile dal momento che i provavalvole, oltre ad essere dispositivi rari, sono anche molto costosi.

Conviene, quindi, affidarsi alle proprie orecchie e, dopo una prova di ascolto di almeno trenta minuti (per dare tempo alle valvole di scaldarsi e raggiungere la temperatura operativa ottimale) fare le proprie valutazioni.

Con l'avvento degli amplificatori valvolari cinesi, dal prezzo estremamente economico e dalle ottime qualità costruttive e soniche, è oramai divenuto poco conveniente acquistare un amplificatore valvolare usato.

Costruire un amplificatore valvolare: come si fa?

Se sei un appassionato di audiocostruzioni, potresti considerare di assemblare un amplificatore a valvole da solo. In commercio esistono numerosi kit per costruire amplificatori stereo a valvole economici, come quelli di Nuova Elettronica. Devi però sapere che occorrerà molto tempo per l'assemblaggio, come in tutti i lavori di autocostruzione. Il montaggio di un amplificatore valvolare economico richiede comunque molta competenza e, soprattutto, tantissima attenzione. Le tensioni utilizzate sono infatti molto elevate e può essere molto pericoloso costruire da soli un amplificatore se non si è veramente esperti.

Il nostro consiglio, quindi, è quello di evitare di costruire da soli questi kit e di optare per una soluzione già pronta all'uso e sicura, come ad esempio un amplificatore valvolare cinese.

Gli amplificatori ibridi

Un circuito di amplificazione ibrido offre le stesse qualità tipiche di un progetto valvolare puro, ma tuttavia senza gli svantaggi. I risultati ottenibili da questa tecnologia mista sono molto validi e degni di considerazione. I circuiti impiegati in questi particolari amplificatori a valvole sono chiamati "ibridi". 

Di solito, un amplificatore ibrido è composto da una stadio di preamplificazione a valvole, seguito da una sezione di uscita a transistor. Il vantaggio permesso da questo schema progettuale è quello di poter disporre di un suono che è “tipicamente” valvolare, ma con la potenza e la forza impulsiva che sono proprie di un amplificatore a transistor. Lo stadio di uscita di un amplificatore ibrido viene solitamente pilotato da transistor “Mosfet”, che sono anch'essi caratterizzati da un suono più morbido e che meglio si abbina con la componente valvolare che è presente a monte del circuito di amplificazione.

Queste sono le principali differenze esistenti tra un ibrido ed un amplificatore valvolare.

Gli amplificatori valvolari

Un amplificatore a valvole o a tubi termoionici è un tipo di amplificatore elettronico che utilizza quindi valvole sotto vuoto per aumentare la ampiezza o la potenza di un segnale audio. Le valvole sono amplificatori di tensione, mentre i transistor sono dispositivi di amplificazione di corrente.
Ne consegue che le valvole sono una tecnologia di amplificazione più lineare, che richiede meno controreazione globale e che rende appunto lineare il circuito.