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Matched si... ma per cosa?

Matched ma per cosa?

Mu (guadagno di tensione), Gm (transconduttanza) e Ra (Rp resistenza di placca o Ra di anodo sono la stessa cosa) sono le tre caratteristiche elettriche che rappresentano le caratteristiche elettriche globali di un tubo a vuoto. C'è molta confusione nella comunità degli audiofili su questi fattori e su come incidono sui tubi e sulle loro prestazioni nei componenti. Quest’ articolo, osserverà ciò che ciascuna di queste caratteristiche significa, come sono misurate e ciò che ciascuna di esse produce al suono di un componente. Vedremo anche il test delle valvole, l'accoppiamento (matching) e quali caratteristiche sono importanti in caso di accoppiamento, come queste misure sono applicate e la loro diversa rilevanza per triodi e pentodi. Triodi e pentodi possiedono entrambi le caratteristiche di transconduttanza (Gm) e guadagno di tensione (Mu). Tuttavia quello che è importante nei triodi è Mu mentre quello che è importante nei pentodi è Gm. Questi due parametri sono le caratteristiche principali che influenzano le prestazioni quando ciascuna di queste valvole viene inserita in un circuito tipico.
Chi svolge seriamente questo lavoro, prima dell'accoppiamento, esegue tutta una serie di controlli sulle valvole da selezionare.

I test in questione sono:
• Cortocircuiti
• GAS
• Emissione
• Microfonicità

Dopo questa serie di controlli si passa alla selezione di ciascun tubo annotandone le caratteristiche e poi all'accoppiamento secondo specifici criteri, vediamo quali:

Triodi
Nei Triodi c'è un’interessante iterazione tra due parametri che si relazionano per farne un terzo. Questi parametri sono legati in un rapporto tale che, conoscendone due qualsiasi, se ne ottiene un terzo. Proprio come nella legge di Ohm. Nel caso dei Triodi, Mu = Gm x Ra. Gm si misura in ampere per volt (mhos o anche siemens) ed Ra si misura in ohm (volt per ampere). Quando moltiplicate, le loro unità di misura si annullano, generando Mu, la misura del guadagno in tensione (senza unità di misura). Un Mu di 30 significa che quello che esce dal triodo è 30 volte più grande di quello che entra (non è esattamente 30 volte più grande ma per chiarire il concetto va bene). Gm invece ci è utile come indicazione per conoscere la vita residua della valvola. I Triodi sono largamente utilizzati per l'amplificazione in tensione nei nostri preamplificatori. Qui, Mu (guadagno in tensione) è il parametro più importante da misurare e quello che più direttamente interessa quello che sentiamo. Se si dispone di una valvola con un Mu di 30 in un canale e un Mu di 33 nell'altro, avremo due valvole con uno sbilanciamento del guadagno del 10% dell'una rispetto all'altra, questo genererà uno squilibrio di circa 1 dB nel vostro preamplificatore creando un udibile sbilanciamento tra il canale destro quello sinistro (chiaramente con un Mu di 70, uno scostamento di 3 punti, produrrà uno squilibrio del 5% dell'una rispetto all'altra, totalmente nella norma). Per l'accoppiamento dei doppi triodi, un tester digitale ci permette di ottemperare a tutte quelle misure di cui abbiamo bisogno. Questo strumento ci consente la misura diretta di Mu e Gm e di calcolare Ra come rapporto tra Mu e Gm; consente inoltre una misura diretta della corrente di placca per ciascuna sezione così da poterne rilevare il bilanciamento.
Vediamo di fare un esempio concreto .... supponiamo che abbiate acquistato due doppi Triodi accoppiati solo per Gm. Alla luce di quanto esposto sin ora, non vi è alcuna certezza che questi due tubi avranno un egual guadagno in tensione. Il guadagno in tensione Mu si può calcolare anche come il prodotto tra Gm ed Ra. Così se Gm è accoppiata, per ottenere un Mu accoppiato (la caratteristica più importante in queste valvole) Ra dev'essere anche accoppiata, ma Ra in genere non viene mai misurata ne fornita, come anche Mu. Se il venditore misura Gm, dovrebbe fornire anche la Ra, in modo che si possa calcolare Mu con una semplice moltiplicazione. La ragione per cui in genere non viene fornita Ra è che nessun prova valvole d'epoca l'ha mai misurata.
Ra (Rp resistenza di placca o Ra di anodo sono la stessa cosa) è il secondo parametro più importante da considerare per l'accoppiamento dei doppi triodi perché influenza direttamente l'impedenza d'uscita del vostro preamplificatore. I progettisti di circuiti principalmente fanno riferimento a Mu in fase di progetto ed a Ra in seconda battuta.
Gli audiofili moderni sono più attenti che mai al "matching" delle valvole, anche se raramente sanno cosa è importante che sia accoppiato e a che. Spero che questa breve spiegazione abbia contribuito a fare maggiore luce sull'argomento. Gm ed Mu sono un esempio perfetto.

Abbiamo già visto cosa succede a due valvole non accoppiate tra loro per Mu, vediamo ora cosa succede a due valvole che non sono accoppiate per Ra. Supponiamo di voler sostituire la coppia di valvole dello stadio linea del nostro PAS-3X (quello che amplifica i nostri segnali ad alto livello per capirci… CD, DVD, Tuner, etc…) e di aver trovato un venditore che ci specifica i parametri di matching delle valvole in vendita:

tabella-1



Come potete vedere, nella Tabella 1, anche se l'accoppiamento del guadagno risulta quasi perfetto, le due Ra (ricavate come Mu/Gm) sono molto sbilanciate rispetto a quelle dell'altro tubo. Lo scarto tra i due valori è di circa 10K. Questo scarto è una differenza del 20% (su 50K una differenza di 10K è il 20%). Questa differenza è talmente elevata che influenzerà negativamente l'impedenza d'uscita del vostro preamplificatore, creando anche stavolta un udibile sbilanciamento tra il canale destro e sinistro del vostro impianto Hi-Fi (in sostanza quando ascolterete la musica un diffusore suonerà più forte rispetto all'altro).
Riassumendo quindi, è importante che i Doppi Triodi per il vostro preamplificatore siano accoppiati prendendo in considerazione quanto esposto con una tolleranza Max rispettivamente del 5% e 10%.
Concludendo, quanto segue mostra come realizziamo gli accoppiamenti. Utilizziamo tre Tube Tester calibrati con tubi di riferimento per selezionare le valvole.

La prima fase la eseguiamo con un Superior Instruments TV-11, con cui effettuiamo un Burning preliminare. Portiamo il filamento alla temperatura di lavoro ottimale ed eseguiamo uno Short Test, il test dell'emissione e quello di microfonicità.

tv-11-superior-instruments


Poi il tubo passa sull'Hickok 750, con cui misuriamo GAS, Gm e correnti.

hickok-750-tube-tester


In fine la valvola transita sul nostro tester digitale, con cui misuriamo il guadagno Mu.

tube-imp-tube-tester


I risultati ottenuti vengono annotati sulla valvola ed i valori inseriti in un foglio elettronico che ne seleziona le coppie Matched secondo i parametri prestabiliti.

Nella foto che segue, un esempio del matching che ho realizzato per delle Shuguang ECC83/12AX7. Come si può osservare i valori di selezione vengono poi inseriti all’interno di un foglio elettronico per formare le Matched Pair.

matching-shuguang-ecc83



Il grado i accoppiamento richiesto da uno stadio di uscita Push-Pull è dato dal grado di complessità dei circuiti di bias e pilota. Se non vi è una regolazione del bias (come in molti amplificatori economici o in alcuni ricevitori come il Fisher 500) o c’è una singola regolazione del bias per ciascun canale (come nei Dynakits ad esempio) allora il matching della corrente a riposo per i tubi d’uscita è fondamentale.
Ciascun sbilanciamento delle costanti a riposo genererà un flusso DC verso il trasformatore d’uscita. Se c’è una regolazione del bias per ciascuna valvola o una regolazione del bilanciamento (a volte chiamato bilanciamento DC) allora il matching delle correnti a riposo è molto meno critico ed è necessaria solo una similitudine globale delle caratteristiche delle valvole a patto che il trasformatore di alimentazione riesca a compensare gli sbilanciamenti dei tubi.

Nella foto sotto, un esempio di selezione (fase che precede il Matching vero e proprio) realizzato su delle Shuguang GE KT88. Come si può osservare l’indicatore SHORTS è illuminato e ciò indica un cortocircuito interno alla valvola sotto test. Il tubo verrà scartato e non raggiungerà la fase di accoppiamento vera e propria.
Questa è una situazione che generalmente non dovrebbe verificarsi su valvole che hanno già superato il processo di selezione in casa madre, tuttavia l'esperienza ci insegna è una condizione non così remota.

kt88_test


Nelle foto successive invece, il Test vero e proprio. Dopo aver eseguito i test Gas e SHORTS si misura la Transconduttanza (Gm) e la Corrente Anodica (Ia). I risultati di selezione della valvola, vengono annotati e si useranno in seguito per cercare un’altra valvola dalle stesse caratteristiche in modo da poter formare una coppia selezionata (Matched Pair) o altre valvole per formare un quartetto selezionato (Matched Quad).

kt88_test_3




Continua……