VALVOLE: QUESTE SCONOSCIUTE

di Luca Cantarini 

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, inizierò 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 semplicità 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 più 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 più 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’impossibilità 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 può 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 più usate sono i diodi, i triodi e i pentodi.

I diodi:
Sono usati come valvole rettificatrici sono composti da un filamento, uno o più 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 perché hanno anche una griglia posta tra il catodo e l’anodo che, se polarizzata negativamente rispetto al catodo, può 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 proprietà di creare un effetto di amplificazione del segnale. In generale vengono usate negli stadi di preamplificazione degli amplificatori o come driver per unità 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 più 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 più 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, però 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 più 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 più, 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 nei VOX. Le EF86 sono state usate in alcuni modelli di varie marche.

Esistono anche valvole ancora più 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 più 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 più usate negli amplificatori per strumenti musicali.

Un saluto a tutti gli appassionati di questo meraviglioso blog.

Luca Cantarini 

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