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Mu, Gm, e Rp e come si selezionano le valvole
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 significano, 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 più importanti in caso di accoppiamento delle valvole per un dato circuito, come queste misure sono applicate e la loro diversa rilevanza per triodi e pentodi. Triodi e pentodi possiedono entrambi la caratteristica Gm (transconduttanza) e Mu (guadagno di tensione). Tuttavia quello che è importante nei triodi è Mu e 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.

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. 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 scostamento di guadagno del 10% dell'una rispetto all'altra e si genererà quindi uno squilibrio di circa 1 dB nel vostro preamplificatore (ovviamente con un Mu di 70, uno scostamento di 3 punti, produrrà uno squilibrio del 5% dell'una rispetto all'altra, totalmente nella norma). Noi ci affidiamo ad un semplice ma efficace strumento per l'accoppiamento dei doppi triodi, il TUBE IMP digital tester. Questo piccolo gioiellino ci consente di misurare direttamente Mu e Gm e di calcolare Ra con la semplice formula Mu/Gm. Ci consente di misurare anche la corrente anodica per ciascuna sezione in modo da selezionare Triodi bilanciati.

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Ora…. Supponiamo che abbiate acquistato due doppi Triodi su ebay 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. 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 è difficile da misurare e nessun prova valvole d'epoca l'ha mai misurata.
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.
Bisogna conoscere i criteri di accoppiamento per ciò che si acquista. Gm ed Mu sono un esempio perfetto.
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. Gm viene quasi totalmente ignorato. Perché allora molti venditori di valvole misurano Gm e Gm solamente? Perché moltissimi tester misurano solo Gm! Nessun tester commerciale "Vintage" ha mai misurato anche Mu.
Facciamo un altro esempio pratico. Abbiamo già visto cosa succede a due valvole non accoppiate tra loro per Mu. 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. Le valvole in vendita sono state selezionate a una tensione filamenti di 12,6V, una tensione anodica Va di 180V e una tensione di griglia di -1,5V. (Interessante il dato della Va che è simile a quella che poi realmente ci sarà nel circuito reale del PAS-3X). I risultati di selezione sono:

Esempio

Come potete vedere, in questo esempio pratico, anche se l'accoppiamento del guadagno risulta quasi perfetto, le due Ra sono molto sbilanciate tra loro. Lo scarto tra i due valori è di circa 10.000 ohm. Questo scarto è una differenza del 20% (su 50.000 una differenza di 10.000 è il 20%) ed influenzerà negativamente l'impedenza d'uscita del vostro preamplificatore, creando 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).
Molto importante quindi prestare attenzione che i Doppi Triodi che acquistate per il vostro preamplificatore siano accoppiati per Ra e Mu con una tolleranza Max rispettivamente del 10% e 5%. Meglio se anche bilanciati nel caso del PAS (stessa corrente di placca misurata)

Gm è utile come indicazione per conoscere la vita residua della valvola. Se questo valore è molto inferiore a quello specificato nei manuali di riferimento, la valvola è prossima al termine della sua vita.

Pentodi
I Pentodi sono una cosa completamente diversa. Per i pentodi, come quelli usati negli stadi di uscita dei nostri amplificatori di potenza, Gm è effettivamente importante e dev'essere accoppiata per ottenere buone prestazioni. Non solo deve essere accoppiata Gm, ma deve mantenersi accoppiata su tutta una gamma di correnti di polarizzazione (Bias Current) tipiche negli amplificatori di potenza.
Il medesimo principio vale anche per i piccoli pentodi miniaturizzati che troviamo all'interno dello stadio pilota dei nostri finali. Gli amplificatori di potenza ST-70, ST-70 Serie II, MKII, MKIII, MKIV ed MKVI infatti, utilizzano un pentodo ed un triodo all'interno della valvola montata sul circuito pilota che precede le finali. Per i triodi stavolta usati come invertitori di fase è sufficiente che siano accoppiati per corrente, mentre
è fondamentale che i pentodi dei due canali siano accoppiati per Gm e Ia, tenendo in considerazione entrambi questi parametri (e non solo uno dei due) con una tolleranza Max del 10%. Questa è una condizione necessaria se desiderate ottenere il massimo da questi amplificatori. Scegliete sempre valvole accoppiate (matched pair) secondo questi criteri. Per le misure sui pentodi mi affido esclusivamente al mio Hickok 750 calibrato.
Ps: …. nell'elenco dei finali sopra citati non ho nominato l'ST-35 ma non è stata una dimenticanza. Nel circuito pilota di questo finale infatti, non sono presenti pentodi ma solo triodi.

Hickok 750

Effetti dell'invecchiamento dei tubi
Per quello che riguarda le prestazioni delle valvole durante l'invecchiamento, i loro parametri rimangono stabili fino a quando l'emissione del catodo è al 70% o più del suo valore originale. Se Gm, Rp e Mu sono corrette e accoppiate da nuove, lo resteranno durante tutta la vita utile delle valvole.
Dato che tutto quello che dobbiamo misurare è l'emissione per sapere se una valvola è ancora buona o no, (solo in rari casi questo non è vero), può essere utile munirsi di un semplice tester per la misura dell'emissione. Sono semplici da usare, stabili, precisi e fanno riferimento anche alla vita residua delle valvole. Acquistare le valvole da qualcuno che certifica le loro specifiche di accoppiamento è molto importante. Tali caratteristiche sono intrinseche nelle valvole e se ben selezionate, rimarranno costanti durante tutto il loro invecchiamento. Tutto quello che occorre fare agli utilizzatori è controllare la condizione del rivestimento del catodo, che è facilmente controllabile misurando l'emissione. Se una valvola quindi è stata testata e selezionata correttamente da nuova, per valutarne il suo stato attuale è necessario un semplice tester di emissione.

Cosa significa scegliere dei "Triodi Bilanciati" ?

I doppi triodi come ad esempio la 12AX7 hanno due triodi all'interno della stessa ampolla di vetro. Quando la corrente di placca assorbita da ogni Triodo è la stessa (entro una tolleranza del 5%) noi classifichiamo questi triodi come bilanciati.

Cosa significano ECC81, ECC83 & ECC803S ?
E' il modo europeo per classificare le valvole 12AT7(ECC81), 12AU7(ECC82) e 12AX7(ECC83).

Posso scambiare una 12AX7 con una valvola differente ?
Non è generalmente problematico cambiare tipo di doppio triodo all'interno di molti circuiti di amplificazione. I doppi triodi, famiglia a 9 pin, bottiglia piccola, generalmente usati negli amplificatori per chitarra sono 12AX7, 5751, 12AT7, 12AU7 e 12AY7. Queste valvole hanno guadagni differenti ma possono essere scambiate per aumentare o diminuire il guadagno di un amplificatore o cambiarne le sonorità.
Qui di seguito c'è una tabella di rapida consultazione con i diversi coefficienti di guadagno:
12AX7 / 12AX7A / ECC83 / 7025 / CV4004 = Guadagno 100
5751 = Guadagno 70
12AT7 / ECC81 / CV4014 = Guadagno 60
12AY7 / 6072A = Guadagno 44
12AU7 / 12AU7A / 5963 = Guadagno 20

La 5751 ha un guadagno leggermente minore della 12AX7 e tipicamente ha una risposta leggermente minore alle alte frequenze. Può essere utilizzata ad esempio, per smussare il suono eccessivamente duro o eccessivamente brillante di un amplificatore.

La12AT7 è generalmente usata per rimpiazzare la 12AX7, quando ci si accontenta di un guadagno minore a vantaggio di definizione e chiarezza.
La12AY7 è anch'essa con un basso guadagno ed era molto popolare negli amplificatori Fender del 1950.
La12AU7 ha un guadagno notevolmente più basso rispetto alla 12AX7 ma alcune volte viene considerata migliore per alcune applicazioni come ad esempio con i pedali a distorsione, etc...