Il Sacro Graal degli amplificatori valvolari: i finali

di strato78 - accordiano #17091 | 21 dicembre 2010 @ 08:00
Dopo le premesse necessarie riguardo la sezione preamplificatrice, questa volta si prenderà in esame la sezione immediatamente successiva: il finale di potenza. Nel precedente articolo (che invito a leggere come premessa indispensabile) è emerso come la sezione preamplificatrice sia la parte con maggiore capacità caratterizzante in un ampli: nonostante questo apparente predominio, il finale di potenza ha un ruolo non secondario e questo è più o meno evidente in base all'orientamento generale dell'ampli (sonorità vintage o moderne).

Prima di entrare più in dettaglio, bisogna considerare un po' di miti e leggende che circondano gli ampli a valvole:

6L6=clean e EL34=lead;
saturazione del finale;
classe A e classe AB.

Considerazioni sulle 6L6 e le EL34
Molte delle convinzioni che circolano nel mondo dei valvolari per chitarra hanno ragioni storiche legate principalmente ai produttori che, oltre ad essere divisi da concezioni, targets e scelte circuitali, erano divisi da un oceano! Questo può sembrare ininfluente oggi, in una società con un'economia globale e con una mostruosa mobilità di beni, mentre alle origini, per essere competitivi con i prezzi, era indispensabile scegliere componentistica disponibile a livello nazionale o, almeno, continentale, complice anche un certo surplus proveniente dagli stocks bellici alla fine del secondo conflitto mondiale. La stessa competizione non era tra una folta schiera di produttori, ma tra gli sparuti produttori e un mercato nuovo, da rendere appetibile con prezzi ragionevoli per i musicisti del tempo, gli aspiranti pionieri di un modo tutto nuovo di concepire gli strumenti a corde.

Dal lato a stelle e strisce dell'oceano c'era Leo Fender con il pallino di amplificare gli strumenti tenendosi alla larga dalla distorsione (si cercava di convincere i musicisti provenienti da un contesto acustico ad adottare uno strumento elettrico) che avrebbe rischiato di allontanare una buona fetta di utenti i quali, lecitamente, nemmeno avrebbero immaginato l'evoluzione possibile dello strumento nell'arco di un ventennio! Il pallino del clean spinse Fender a soluzioni semplici quanto efficaci che interessarono i suoi ampli in ogni sezione: valvole con minore guadagno sugli ingressi per non saturare gli stadi successivi, tonestack con medi talvolta scavati fino all'osso, controreazioni fisse sui finali, phase inverter “addolcite” magari con una 12AT7, impedenze di uscita basse privilegiate tra i 4 e talvolta i 2 ohm su un numero di speaker variabile da 2 a 4 (alcuni con tre coni da 10”) per una maggiore tridimensionalità e per compensare l'inefficienza dei coni del tempo che, singolarmente, avrebbero potuto compromettere la resa sonora finale in termini di volume. Nonostante tutto, Fender consigliava di non usare mai un amplificatore al suo massimo non solo per ragioni di usura o gusti ma anche perché, oltre una certa soglia di volume, un minimo di distorsione restava inevitabile! I suoi ampli restano esempio di sonorità clean nonostante una distorsione armonica mai inferiore al 5%: sulla stragrande maggioranza di questi erano installate le 6L6 o comunque sempre tetrodi a fascio (le mitiche 6V6 o le 5881, molto simili alle 6L6).

Sull'altra sponda dell'oceano, forte di un know-how mutuato dalle esperienze pionieristiche di Fender e conscio delle nuove frontiere esplorate dai chitarristi più innovativi, James Marshall pensò bene di adattare al nuovo corso degli eventi un amplificatore Fender di grande successo: il Bassman. Il risultato fu un amplificatore destinato a sua volta a diventare un icona: il primo JTM45 (1962) in versione stack (testata e cassa) con una 4x12”! Anche se il progetto di base ha più similitudini che differenze rispetto al Bassman, queste ultime sono alla base delle sonorità che sarebbero letteralmente esplose dalla prima metà degli anni '60: uso della 12AX7 al posto delle 12AY7 (per ottenere maggiore guadagno), uso delle KT66 invece delle 5881 (queste furono comunque adottate nel prototipo e sui primissimi esemplari) allo scopo di avere un suono più grosso, senza dimenticare l'apporto essenziale del concetto di stack e della risposta, a dispetto del wattaggio, potentissima di una 4x12” (il modello 1960 con coni in alnico da 12”).

Marshall intuì che il suo non era più un mito ispirato, ma una creatura con un carattere proprio e diverse inclinazioni: il passo verso le EL34 (finalmente i pentodi!) e l'adozione di un impedenza di uscita maggiore rispetto a Fender avrebbero fatto il resto e completato la leggenda.

Ovviamente l'originalità Vox non consente paralleli, ma è preferibile tralasciarla al momento: le scelte costruttive sui generis e il mito dell'AC30 meritano una trattazione a parte.

Chiudendo il cerchio, è facile intuire come certi luoghi comuni legati alle valvole finali (specialmente le 6L6 e le EL34) traggano le loro origini non dalle proprietà intrinseche delle stesse, ma dal loro contesto di utilizzo, confondendo il risultato finale con lo strumento utilizzato per ottenerlo. Tali pregiudizi sono stati ulteriormente accresciuti dalla continua emulazione dei produttori posteriori che spesso si lasciarono ispirare dai modelli di successo (accade ancora oggi).

Per smentire tali credenze, mi limiterei a citare Hiwatt e Mesa Boogie: la casa inglese ci ha mostrato di quali potenti sonorità clean siano capaci le EL34, quella americana ci ha incantato con crunch e lead unici provenienti spesso da capaci 6L6GC. Ovviamente resta da approfondire in quale modo lo speaker (o gli speakers) chiudano il cerchio. Mentre, in senso assoluto, sono da smentire le equazione 6L6=clean EL34=lead resta evidente che, per questioni legate più alla storia che alle valvole in sé, le prime avranno una pasta, un sapore più americano e le seconde saranno chiaramente più british: anche qui va precisato che tali evidenze sono diversamente percepibili (o evidenti) in funzione della tipologia di coni adottati.

Saturazione del finale
Senza addentrarci in dettagli tecnici, la distorsione del finale dipende dal livello del segnale, dalla topologia e dal tipo di valvola, dal voltaggio anodico, dalla tensione di bias e dal carico d'uscita (costituito da trasformatore e speakers). Sebbene il carico di uscita influisca nel suo insieme, è doveroso precisare come, restando invariati gli altri parametri, il trasformatore di uscita abbia un ruolo di spicco legato al suo nucleo, alle dimensioni del pacco lamellare e al numero di strati del suo secondario.

Questo tipo di saturazione, da sempre molto gradita in ambito blues, è piacevolmente evidente in amplificatori tipo i Fender tweed come il Deluxe o il Bassman o in ampli Marshall a partire dal JTM45 e fino all'introduzione dei primi modelli con Master Volume, dove l'unico modo di saturare il suono era spingerli a livelli di volume quasi disumani provocando la saturazione non solo del pre ma anche del finale il quale, spinto al suo limite e, con la complicità di tensioni di bias e trasformatori d'uscita più piccoli degli equivalenti per alta fedeltà, davano vita alle prime distorsioni tendenzialmente poco propense a superare i limiti del crunch fino alla comparsa dei primi fuzz, booster e overdrive: l'icona di questa tipologia di suoni è l'insuperabile Jimi Hendrix. Sebbene oggi il fascino di queste sonorità non sia venuto meno e resti generalmente apprezzato per la sua bellezza, l'orientamento è per amplificatori dotati di finali lineari e potenti con preamplificatori molto spinti (comunque attenuabili attraverso gain e volume) e gestibili nel livello sonoro di uscita complessivo da un master volume, irrinunciabile per chi non suoni abitualmente a Woodstock. Per esempio, se pensiamo ai distorti di un Soldano, prima di ricercarne la causa nel finale, diamo un'occhiata a un suo preamplificatore e alle tensioni di bias delle preamplificatrici!

Classe A o classe AB?
Se una valvola lavora durante un intero “ciclo” si dice che è tarata in classe A; se lavora solo su metà ciclo (semionda positiva o negativa) è tarata in classe B; se lavora per un valore compreso tra l’intero e la metà, classe AB. Il lettore accorto si sarà reso conto che “ciclo” è cattivo sinonimo di “segnale”: infatti, mentre per un impianto hi-fi possiamo normalizzare il segnale in ingresso, per le sei corde non esiste un “ciclo”, esiste un segnale di una variabilità spaventosa. Ciò rende di ambigua applicazione la definizione di classe.

La particolarità della classe A consiste nella maggiore linearità rispetto alla classe AB, un differente (e più apprezzato) contenuto armonico. Queste caratteristiche si ottengono polarizzando la valvola (o le valvole) del finale con una tensione anodica e un assorbimento in corrente tali da rientrare nella zona centrale della curva caratteristica della valvola usata. In questo regime, le valvole lavorano con assorbimenti maggiori in corrente e non è né facile né economico raggiungere potenze elevate: due EL84 finali in classe AB possono dissipare fino a 18 Watt circa, mentre configurate in classe A si fermerebbero a 12w.

Errori comuni: identificare i finali configurati in cathode bias come “classe A”; presupporre che la presenza di una phase inverter implichi classe AB.

Per cercare di determinare la classe, possiamo raccogliere indizi dalle topologie Single Ended (SE) o Push-Pull (PP).

I SE sono solitamente ampli di piccola potenza con una sola valvola finale, sebbene sia possibile un parallelo di due o più valvole per aumentare la potenza complessiva; un SE sarà sempre tarato in classe A.

La quasi totalità degli ampli commerciali con un numero di valvole finali superiori all'unità è formata da PP in classe AB per ragioni di economicità e di potenza ottenibile. La classe AB lavora in maniera più efficiente in quanto, quando un ramo è al lavoro l'altro è a riposo e viceversa.

Ogni valvola ha una dissipazione massima dichiarata dal produttore a seconda della topologia e del bias (erroneamente descritto come “classe”). Leggendo i datasheet delle valvole possiamo dedurre la classe dalla potenza dichiarata. Per esempio, se una coppia in PP classe AB ha una dissipazione massima di 12w, un ampli con tali valvole che dichiara 18w non può essere in classe A.

Ovviamente una disputa su quale delle due classi sia superiore non è tra i fini dell'articolo: in linea di massima sono i progetti nel loro complesso che fanno la differenza e i suoni più interessanti ascoltati in decenni di discografia, tutto sommato, provengono da ampli in classe AB non privi di limiti e difetti. Tra le due classi (visto che non si parla di hi-fi) non esiste una qualche supremazia, ma solo il gusto e le esigenze dell'utente.

Cosa resta dopo la caduta di miti e leggende?
Una volta abbandonati un po' di pregiudizi, si può tornare alle finalità dell'articolo in senso stretto: una piccola serie di consigli rivolta a chi si avvicina per la prima volta agli amplificatori valvolari per chitarra o si accinge al primo acquisto.

Nel precedente articolo sui pre, si è cercato di rendere evidente come sia possibile dedurre, già dai controlli di preamp disponibili, le attitudini dell'ampli che stiamo guardando prima di ascoltarlo, ferma restando l'insostituibilità di una prova pratica: cercheremo di utilizzare lo stesso approccio per avvicinarci alla sezione finale.

Salvo che l'ampli in osservazione non presenti inquietanti analogie (magari anche estetiche) con modelli celebri del passato (cosa verificabile da un contestuale sguardo al pannello di comando, da tipo/numero di valvole usate e dagli speakers utilizzati) non aspettatevi che, in generale, ogni quartetto di EL34 nasconda la Plexi di Jimi Hendrix, così come dietro un quartetto di 6L6 non si nasconde sempre un Twin Amp! Detto questo, procediamo senza lasciarci trarre in inganno dal contenuto in tubi dell'ampli interessato, concentrandoci piuttosto sui comandi presenti per la gestione del finale, sul loro utilizzo e, non secondariamente, sui motivi della loro presenza.

Master Volume post phase inverter
Come forse non tutti sanno, il master volume non sempre è un controllo di pre, ma può essere incluso nel finale per due ragioni: a parità di funzione agisce diversamente e offre un diverso risultato in primis, infine può essere un modo per ottenere un'ulteriore controllo di livello sonoro con evidenti vantaggi in termini di flessibilità.

Escludendo la condizione estrema di utilizzo (Master al massimo) la differenza tra le tipologie consiste nel tipo di coinvolgimento della phase inverter nella formazione del suono. Il master volume incluso nel preamp decide la quantità di segnale da erogare alla phase inverter e consente di spingere il pre al massimo offrendo la possibilità di regolare in ultima battuta il livello di volume adatto a non saturare la phase inverter: in questo modo è possibile ottenere suoni distorti di pre lasciando lavorare il finale in un regime più lineare. Il master volume post phase inverter, invece, riceve il segnale che proviene dalla phase inverter e gestisce il livello da inviare alle griglie delle valvole finali: in questo caso alle valvole di pre vere e proprie si può aggiungere un'ulteriore colorazione data dall'uso più spinto della phase inverter. Anche in questo caso è d'obbligo precisare che è il gusto personale a spadroneggiare e che tecnicamente non è possibile definire un primato tra le due tipologie: oltretutto, salvo conoscere lo schema o eventuali specifiche del costruttore, difficilmente l'utente saprà quale dei due tipi ha di fronte! In ampli votati principalmente al clean è difficile trovare la presenza sia dell'una che dell'altra tipologia.

Controreazione e controlli associati
Per introdurre correttamente la funzione del presence è necessario spiegare il concetto di controreazione (o negative feedback). Parte del segnale in uscita dal finale viene rinviato, in opposizione di fase, a uno stadio precedente, annullando parzialmente il segnale.

Lo scopo è linearizzare il segnale, perché somma in negativo la distorsione degli stadi che abbraccia. Molto usata negli ampli puliti come i Fender Twin e ampli moderni, esistono in commercio numerosi amplificatori sprovvisti di tale controreazione che hanno nei Vox AC30 la realizzazione più nota.

Il segnale in opposizione può venire opportunamente filtrato, in modo che la somma cancelli le frequenze residue. Si filtrano le alte (Presence), le basse (Depth) e le medie (Growl o simili), e si da modo di variare l’intervento con diversi controlli.

Minore è la controreazione, maggiore è il volume e la progressività della distorsione; maggiore controreazione corrisponde a suoni più puliti fino a una certa soglia, un volume minore, e un passaggio più brusco alla distorsione (clip).

Esistono in commercio numerosi amplificatori sprovvisti di tale controreazione (o negative feedback) a prescindere dalla presenza di un controllo di presence e tale scelta ha principalmente lo scopo di sfruttare la massima potenza del finale, anche se questo richiede maggiore scrupolosità nella realizzazione della sezione pre per evitare fastidiosi fenomeni di autoscillazione e distorsioni sgradevoli.

Top Cut (o Brilliance)
Già dagli albori, i primi push-pull che presentassero un eccesso importante di acuti venivano attenuati in tal senso con un condensatore, nell'ordine delle decine di picofarad, collocato tra i due anodi della phase inverter. Tale condensatore consentiva di effettuare un taglio fisso degli acuti non gestibile dall'utente. Vox, per ovviare a questo problema evidente, legato alla peculiarità delle EL84 e alla tipologia di pre usata, pensò bene di rendere questa attenuazione gestibile, attraverso un potenziometro e un condensatore collocati tra i due rami del push-pull tra phase inverter e valvole finali denominandolo Top Cut: senza questo controllo forse l'AC30 sarebbe stato molto meno apprezzato. Tale felice intuizione non è rimasta circoscritta e taluni produttori (anche importanti come Matchless o Dr.Z) hanno adottato tale accorgimento sui loro ampli dotati sia di EL84 sia di EL34 in cathode bias (per esempio sul Matchless Clubman 35, con due EL34 in cathode bias, lo stesso controllo viene definito Brilliance). In presenza di questo controllo, un master volume post phase inverter ha un ulteriore ragione di esistere.

Output
Quando ci si imbatte in questo controllo non è facile individuare un tipo circuitale ben preciso: in generale è un ulteriore controllo sul livello globale di volume. Questo può essere inteso come:
il controllo di un attenuatore tra secondario del trasformatore di uscita e speaker;
un ulteriore master volume (magari post phase inverter) “ribattezzato” per non confondere l'utente;
un controllo di livello di uscita associato a un'uscita jack per il direct out.

Tali attenuazioni possono, in maniera più o meno evidente, variare la timbrica globale dell'amplificatore sebbene restino invariati i settaggi di pre e finale.
Questo tipo di controllo variabile non è comunque da associare ad altri sistemi per la diminuzione della potenza tramite selettori che agiscano sull'alimentazione o sulla modalità triodo/pentodo o sulla variazione di classe di funzionamento e similari, in quanto l'output non effettua alcuna variazione funzionale del circuito in senso stretto.

Concludendo, ringrazio lo Smilzo per il fondamentale contributo dato a questo articolo (grazie al quale non solo lo stesso è riuscito più snello della versione originaria, ma anche più netto nei contenuti e fluido nella lettura) dimostrando, oltre a una notevole padronanza dell'argomento, una generosa disponibilità verso lo scrivente e tutti gli accordiani che troveranno utili queste righe: grazie Smilzo!

Spero che questa breve panoramica risulti chiara e mi auguro che eventuali incompletezze, domande o arricchimenti emergano dai commenti, naturale completamento dell'articolo e sempre fonte ulteriore di approfondimento.

Prima del prossimo e ultimo articolo sul tema, vi auguro buona lettura.



Tutti i commenti

  • Complimenti...
    di elgaldil - accordiano #22921 | 21 dicembre 2010 @ 08:51 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
    --
    I need a little twang, twang, twang
  • Complimenti...
    di Sykk - accordiano DOC #21196 | 21 dicembre 2010 @ 09:08 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
    --
    and I am you, and what I see is me
    • Re: Complimenti...
      di strato78 - accordiano #17091 | 21 dicembre 2010 @ 23:55 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
      --
      Cristian
  • bravo!!!!
    di feder - accordiano #17573 | 21 dicembre 2010 @ 10:12 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
  • grazie per queste perle di saggezza
    di paolo_scarparo - accordiano #26317 | 21 dicembre 2010 @ 10:21 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
  • lo aspettavamo!
    di bruce_banner - accordiano #16925 | 21 dicembre 2010 @ 11:31 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
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    <b></b>
  • Vote
    di sepp - accordiano #10489 | 21 dicembre 2010 @ 12:15 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
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    "Il bello della Musica è che quando ti colpisce non provi dolore"
    Bob Marley
  • complimenti!
    di cesco78 - accordiano #1757 | 21 dicembre 2010 @ 12:43 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
  • Ottimo articolo complimenti!!
    di daniel_duz - accordiano #14863 | 21 dicembre 2010 @ 14:31 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
  • bell'articolo complimenti
    di brosa - accordiano #24159 | 21 dicembre 2010 @ 19:07 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
  • articolo utilissimo come il precedente! grazie ...
    di zzuzz - accordiano #24591 | 21 dicembre 2010 @ 23:23 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
    • Re: articolo utilissimo come il precedente! grazie ...
      di strato78 - accordiano #17091 | 21 dicembre 2010 @ 23:49 | modificato: 21 dicembre 2010 @ 23:52
      --
      Cristian
      • Re: articolo utilissimo come il precedente! grazie ...
        di zzuzz - accordiano #24591 | 22 dicembre 2010 @ 00:01 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
        • Re: articolo utilissimo come il precedente! grazie ...
          di smilzo - accordiano #428 | 22 dicembre 2010 @ 10:05 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
  • Cut & Dr Z
    di kirk76 - accordiano #10549 | 22 dicembre 2010 @ 11:58 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
    --
    Non c'è mai una seconda occasione per dare la prima impressione...
    • Re: Cut & Dr Z
      di strato78 - accordiano #17091 | 22 dicembre 2010 @ 13:03 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
      --
      Cristian
      • Re: Cut & Dr Z
        di kirk76 - accordiano #10549 | 22 dicembre 2010 @ 13:59 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
        --
        Non c'è mai una seconda occasione per dare la prima impressione...
        • Re: Cut & Dr Z
          di strato78 - accordiano #17091 | 22 dicembre 2010 @ 14:04 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
          --
          Cristian
  • Il mid bost push-pull del mio Fender Champ ...
    di giambu - accordiano #4070 | 22 dicembre 2010 @ 18:24 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
  • Ottima divulgazione, chiarezza sui falsi miti.
    di robbyboy - accordiano #13010 | 22 dicembre 2010 @ 18:54 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
    • Re: Ottima divulgazione, chiarezza sui falsi miti.
      di strato78 - accordiano #17091 | 22 dicembre 2010 @ 23:00 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
      --
      Cristian
  • articoli sempre interessanti.
    di Floyd - accordiano #143 | 23 dicembre 2010 @ 09:50 | modificato: 23 dicembre 2010 @ 09:57
    --
    Floyd - www.wallproject.it
    • Re: articoli sempre interessanti.
      di strato78 - accordiano #17091 | 23 dicembre 2010 @ 11:46 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
      --
      Cristian
      • Re: articoli sempre interessanti.
        di Floyd - accordiano #143 | 23 dicembre 2010 @ 12:30 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
        --
        Floyd - www.wallproject.it
        • Re: articoli sempre interessanti.
          di strato78 - accordiano #17091 | 23 dicembre 2010 @ 12:33 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
          --
          Cristian
  • ciao Cristian, ho un'idea da proporti: secondo ...
    di zzuzz - accordiano #24591 | 23 dicembre 2010 @ 15:33 | modificato: 23 dicembre 2010 @ 15:33
    • Re: ciao Cristian, ho un'idea da proporti: secondo ...
      di strato78 - accordiano #17091 | 23 dicembre 2010 @ 15:36 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
      --
      Cristian
      • Re: ciao Cristian, ho un'idea da proporti: secondo ...
        di andreajazz61 - accordiano #24168 | 23 dicembre 2010 @ 19:18 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
  • Un "mistico" del valvolare
    di unico - accordiano #22095 | 24 dicembre 2010 @ 02:51 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
    --
    You are the reason why I play guitar...
  • Bellissimo articolo,complimenti. Validissima ...
    di sebastian - accordiano #3527 | 28 dicembre 2010 @ 13:49 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
    --
    www.brbsamplification.com
    • Re: Bellissimo articolo,complimenti. Validissima ...
      di strato78 - accordiano #17091 | 31 dicembre 2010 @ 00:22 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
      --
      Cristian
    • Re: Bellissimo articolo,complimenti.Validissima ...
      di smilzo - accordiano #428 | 31 dicembre 2010 @ 09:27 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
      • Re: Bellissimo articolo,complimenti.Validissima ...
        di strato78 - accordiano #17091 | 31 dicembre 2010 @ 11:17 | modificato: 13 aprile 2012 @ 01:18
        --
        Cristian

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