Le meraviglie del Triodo

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Le meraviglie del Triodo

Messaggio Da bandAlex il 10/1/2013, 00:08

Si discute molto sui forum delle differenze sonore tra gli amplificatori a valvole e quelli a transistor. Le ipotesi fatte per giustificare tali differenze spaziano dalla "velocità degli elettroni nell'aria", all'utilizzo di componenti obsoleti, come i raddrizzatori a tubi o alle induttanze. Tali componenti contribuirebbero a determinare nel loro insieme il suono di un amplificatore a valvole.

In realtà tali ipotesi sono abbastanza azzardate poiché, nel momento in cui un componente X influenza il suono, è altamente probabile che lo stia peggiorando. Il miglior componente è quello che non si sente (1° comandamento).

Ma andiamo con ordine e cominciamo col dire che quando si parla di valvole bisognerebbe chiarire, prima di tutto, di cosa si tratta esattamente: se parliamo di triodi è un conto, se parliamo di pentodi o tetrodi, è un altro. Tra le due tipologie di valvole c'è una bella differenza. Spesso invece si fa un gran minestrone. Ad esempio, si mettono sullo stesso piano preamplificatori e finali. Oppure si tirano fuori teorie ormai vecchie e stantie, come quella del "clipping" e della "saturazione". Ovviamente con i preamplificatori il discorso del clipping non può esistere, visto che un buon progettista farà lavorare le valvole nei limiti previsti senza mandarle in saturazione. Eppure, nonostante il clipping sia impossibile, le differenze si percepiscono lo stesso, anche con i preamplificatori.

In base alle tante ipotesi strampalate, un amplificatore valvolare (senza distinguere se un pre o un finale) suona meglio per via di un margine più elevato dopo il clipping. Inutile dire che sarebbe consono far lavorare gli ampli lontano dal clipping (una delle regole basilari dell'audiofilo cadetto degli anni '70 del secolo scorso) e del resto oggi uno stato solido non ha certo problemi di potenza. E poi c'è la storia delle protezioni in uscita, che negli ampli a transistor interverrebbero anche prima del clipping causando distorsione e il classico suono "da transistor". Inutile dire che protezioni così peregrine non esistono più da tempo in ambito hi-fi.

Comunque, protezioni e clipping a parte, la questione rimane aperta. Perchè ogni volta che esiste un fenomeno in apparenza non ancora spiegato, le discussioni divampano e ogni scusa è buona per portare l'acqua al proprio mulino. Con il risultato che il mulino delle convinzioni personali gira costantemente, mentre quello della conoscenza, relativamente a tali fenomeni, è perennemente fermo e arrugginito.

In questo thread cercheremo di capire cosa hanno i triodi di così particolare rispetto ad altri componenti attivi (pentodi, transistor, mosfet, etc.) e cosa si deve fare per utilizzarli al meglio.
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Re: Le meraviglie del Triodo

Messaggio Da password il 10/1/2013, 08:45

Comunque una grande differenza tra pre e finali a valvole e che nei finali il suono lo caratterizzano molto i trasformatori d'uscita.
Interessante questo tema, chissà se non ci porti verso qualche altro intrigante progettino popcorn
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Re: Le meraviglie del Triodo

Messaggio Da ucciopino il 10/1/2013, 09:19

Io credo che conti molto la tipologia di circuito in cui sono inseriti (sia valvole che transistor) ...... e l'alimentazione come sempre fa da padrona.
Abbiamo visto in effetti che anche con i transistor e la classe A SE associati ad una circuitazione molto semplice (max 2 stadi) e perchè no ad un alimentazione di tipo induttivo (sempre frequente nei valvolari) si potevano ottenere suoni molto vicini alla valvola.
Analogamente i recenti progettisti sui valvolari hanno sviluppato nuove circuitazioni (spesso derivate da amp a transistor/mosfet) che hanno oramai ben poco delle caratteristiche dei vecchi amplificatori e sono paragonabili (con i dovuti distinguo per quel che concerne le capacità di erogazione in corrente) a quelli a SS di oggi.
E' comunque innegabile che qualcosina di diverso rimanga sempre.


Ultima modifica di ucciopino il 22/1/2013, 19:11, modificato 1 volta
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Re: Le meraviglie del Triodo

Messaggio Da bandAlex il 22/1/2013, 19:43

Prima di cominciare, vorrei segnalarvi un libro davvero fondamentale per chi è interessato all'amplificazione valvolare. Un libro che mi ha aiutato a riprendere confidenza con i tubi dopo una lunga interruzione, che mi ha permesso di approfondire diversi concetti e rispolverare le cose ormai dimenticate. Si tratta di Valve Amplifiers, di Morgan Jones, ora giunto alla quarta edizione.



Purtroppo è solo in lingua inglese, ma vi assicuro che vale assolutamente la pena di fare un piccolo sforzo. E' scritto in maniera molto chiara, ed è facilmente fruibile anche da coloro che non hanno una grande dimestichezza con questa lingua.

Ovviamente è necessaria una minima conoscenza dell'elettronica di base, anche se la parte iniziale del libro riassume i concetti fondamentali: legge di Ohm, serie e parallelo di resistenze e condensatori, Thévenin, e così via. E' interessante anche la parte dedicata al principio di funzionamento delle valvole. Si ripercorre la storia e si analizzano tutti i dettagli tecnici e costruttivi delle valvole, le varie evoluzioni, etc.

Un libro che è considerato una pietra miliare da tutti gli appassionati, soprattutto quelli di oltreoceano. Amazon vende anche la versione elettronica in formato Kindle. Ora non avete più scuse per non prenderlo. glasses

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Re: Le meraviglie del Triodo

Messaggio Da Dirty Harry il 23/1/2013, 00:32

Interessante... bookread
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Re: Le meraviglie del Triodo

Messaggio Da bandAlex il 6/2/2013, 14:00

La storia del triodo parte da lontano...

...ovvero dalle semplici lampadine, quando si cercava di migliorarne le caratteristiche di longevità ed efficienza. In particolare, fu subito evidente che dopo diverse ore di utilizzo l'involucro di vetro tendeva ad imbrunire e ciò, oltre a ridurre l'emissione luminosa, era anche esteticamente poco piacevole. L'imbrunimento era dovuto alla lenta evaporazione del filamento di tungsteno, il quale si depositava sulla superficie interna del vetro. Per evitare questo si pensò di mettere una placca metallica all'interno, che avrebbe dovuto attirare verso di se' gli atomi di tungsteno, evitando il deposito sul vetro. Si scoprì subito che se tale placca veniva caricata positivamente rispetto al filamento, poteva scorrere della corrente attraverso il vuoto del bulbo: era nato il primo tubo elettronico della storia, il diodo.

Il fatto che la corrente potesse saltare da un corpo ad un altro non era proprio una novità: nelle scariche elettriche e nei fulmini però c'è l'aria che può fare da conduttore, mentre nelle lampadine essa viene eliminata, ovvero viene fatto il vuoto, in modo da preservare il filamento dall'ossidazione che altrimenti lo brucerebbe in tempi brevissimi.

Il flusso di corrente nel vuoto lo si deve grazie agli elettroni, particelle cariche negativamente e molto leggere che se immerse in un campo elettrico acquistano energia di moto e si spostano verso il lato positivo.

Generalmente in quasi tutti i corpi gli elettroni sono obbligati a restare nelle orbite intorno al nucleo del proprio atomo, quindi non sono disponibili per alimentare un flusso di corrente. Ciò accade negli isolanti, o comunque in tutti quei materiali che non fanno passare facilmente la corrente. Nei metalli però è diverso: quasi tutti i metalli sono dei buoni conduttori di corrente (oltre che di calore) e questo deriva dal fatto che una parte degli elettroni (gli elettroni di valenza o delocalizzati) sono liberi di circolare tra gli atomi del metallo. Quando si applica una differenza di potenziale agli estremi di un corpo metallico, gli elettroni liberi, avendo carica negativa, sono costretti a spostarsi verso il terminale positivo (cariche opposte si attraggono) e questo instaura il flusso di corrente. Maggiore è la quantità di elettroni liberi, migliore sarà la conducibilità del metallo (o del materiale soggetto al voltaggio). Questa è una descrizione semplificata, ovviamente: il fenomeno è un po' più complesso, ma l'immagine descritta serve a rendere l'idea ed è abbastanza vicina alla realtà.

Finchè non viene applicata alcuna tensione, gli elettroni sono comunque liberi di circolare all'interno del metallo, e quindi assumono un'andatura casuale, la cui velocità media è praticamente uguale a zero. Dietro un'apparente "quiete" vista dall'esterno, in realtà si nasconde un fermento notevole, dovuto principalmente all'agitazione termica. Maggiore è la temperatura e più ampia è la vibrazione degli atomi. Per questo motivo all'aumentare della temperatura diminuisce la conducibilità di un metallo (aumenta la sua resistività): la probabilità che un elettrone collida con un atomo è più alta a causa della vibrazione dello stesso, e quindi il flusso di corrente viene contrastato. La collisione genera un altro fenomeno, quello dell'effetto Joule, ovvero il conduttore si riscalda a causa delle collisioni tra atomi ed elettroni.

L'aumento di temperatura non comporta soltanto l'agitazione degli atomi, ma anche quella degli elettroni stessi, i quali in effetti si comportano come un gas all'interno del metallo. Quando la temperatura raggiunge un valore critico, in genere superiore ai 1000°K, gli elettroni di valenza acquistano sufficiente energia per liberarsi dagli atomi e staccarsi dalla superficie del metallo, e formano una nuvola elettronica tutto intorno al metallo stesso. Tale fenomeno avviene quando l'energia raggiunge la cosiddetta work function, o in italiano punto di estrazione, a cui ovviamente corrisponde una temperatura di estrazione, comunemente detta temperatura di lavoro. Ed è questo il fenomeno a cui si deve il principio base di funzionamento dei tubi elettronici. (segue)
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Re: Le meraviglie del Triodo

Messaggio Da bandAlex il 13/2/2013, 23:37

Ciascun metallo ha un diverso punto di estrazione, ma quasi tutti lo hanno ad una temperatura al di sopra del punto di fusione, tranne il tungsteno. Il tungsteno ha il più alto punto di fusione tra tutti i metalli, per questo viene utilizzato nelle lampadine, perchè deve sopravvivere alla temperatura necessaria per fargli emettere luce bianca, circa 3000°K, che era poi la temperatura raggiunta dal filamento nei primi tubi a vuoto. A tale temperatura il tungsteno è anche un buon emettitore di elettroni, per cui si sfruttava tale caratteristica nei primi modelli di valvola, che si chiamavano per l'appunto bright emitters, letteralmente "emettitori luminosi". A quell'epoca era facile scambiare una radio per un lampadario.

Una temperatura così alta del filamento però poneva grossi problemi. Non solo era necessaria molta energia per raggiungerla, ma si correva il rischio di danneggiare i componenti circostanti per via del calore eccessivo. Una prima soluzione arrivò con il tungsteno toriato, con il quale si migliorava l'emissione del filamento, ma che soprattutto richiedeva una temperatura di "appena" 2000°K. La famosa 845 ha il filamento in tungsteno toriato. Il termine deriva dall'elemento torio, un metallo radioattivo, utilizzato nel trattamento del tungsteno.

Ma il vero salto fu fatto con l'utilizzo dei filamenti rivestiti di ossido, i quali potevano operare con una temperatura di soli 1100°K. Gli ossidi utilizzati sono di vario tipo e ciascun costruttore ha la sua formula segreta, ma in genere si tratta di carbonato di bario, di stronzio oppure di calcio.

Il filamento di una valvola è in sostanza come quello di una lampadina, con l'unica differenza che la temperatura di lavoro è molto più bassa, visto che lo scopo non è quello di emettere luce bianca, ma di emettere (o far emettere, come vedremo a breve) elettroni. Da ciò ne consegue che, come nelle normali lampadine, il filamento deve essere percorso da corrente elettrica, e quindi in tutte le apparecchiature a valvole è presente un'apposita alimentazione dedicata.



Nella figura qui sopra si vede schematizzato il filamento di una valvola, con gli elettroni liberi tutti intorno al filamento stesso. Da questa figura si comprende più facilmente che in realtà il filamento non "emette" elettroni nel vero senso della parola: alla temperatura di lavoro, gli elettroni liberi si staccano dalla superficie e formano una nube. Essi sono rappresentati da palline con dentro il segno "-", visto che posseggono carica negativa.

L'elemento che all'interno di un dispositivo ha lo scopo di generare elettroni, si chiama catodo. In alcune valvole quindi il filamento può avere contemporaneamente due funzioni: la prima è quella di generare il calore necessario a raggiungere la temperatura dovuta (riscaldatore), la seconda quella di emettere elettroni (catodo). In questo caso si parla di valvole con catodo a riscaldamento diretto. In alcune valvole invece le funzioni di riscaldatore e catodo sono ottenute da elementi distinti, in tal caso si parla di valvole a riscaldamento indiretto. Oggi sono quasi tutte di quest'ultimo tipo.
(segue)
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