Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

La sezione principale

Moderatore: F.Calabrese

F.Calabrese
Messaggi: 42831
Iscritto il: giovedì 23 settembre 2010, 16:18
Località: Roma
Contatta:

Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da F.Calabrese » venerdì 15 gennaio 2016, 11:50

Voi tutti avrete letto decine di articoli e centinaia di post a proposito della differenza di suono tra gli ampli a valvole e quelli a transistor.

C'è persino chi, come James Moir su Wireless World (nel 1979) dimostrò che vere e proprie differenze all'ascolto non esistevano, a condizione di non far clippare gli ampli. Ma allora non esistevano i CD, per cui occorreva sempre un certo margine, per essere sicuri di non arrivare al clipping: e proprio questo margine influenzò i risultati di quello studio, serissimo, commissionato dalla Quad.

Ora io vi mostrerò, in quattro post, i risultati di una misura semplicissima... talmente semplice che la potete eseguire tutti, collegando (con un attenuatore) l'ingresso linea del vostro PC ai terminali del vostro ampli, per registrare un minuto di musica.

Se impiegate un software tipo Cool Edit Pro2, oppure Adobe Audition, scoprirete che è possibile fare l'analisi statistica dei singoli campionamenti registrati; e quel che ne verrà fuori, se avete un ampli a valvole Single Ended sarà qualcosa del genere:

Immagine

Come nelle tipiche distribuzioni statistiche, esistono livelli più frequenti ed altri più rari, con un definito limite in alto...

Il brano di cui vedete la distribuzione è "Le Freak" degli Chic, inciso negli anni '70 e più o meno fedelmente trasferito in CD.

Notate l'assenza di ronzio in basso... ed anche che la dinamica effettiva della registrazione è limitata a meno di una sessantina di deciBel.

Segue
F.C.

F.Calabrese
Messaggi: 42831
Iscritto il: giovedì 23 settembre 2010, 16:18
Località: Roma
Contatta:

Re: Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da F.Calabrese » venerdì 15 gennaio 2016, 11:56

Ora eseguiamo la stessa registrazione, con lo stesso brano, collegando però i terminali della sonda attenuatrice all'uscita di un ampli a transistor da auto, di potenza eguale a quella del valvolare SE di cui all'esempio precedente. Ecco il risultato della distribuzione statistica dei livelli registrati:

Immagine

Come potete osservare, è presente uno strano picchetto, collocato in coincidenza di un valore vicino al massimo, ma appena inferiore...

Pensateci bene...

Cosa c'è in un ampli a transistor (e che manca nel valvolare) che possa provocare un fenomeno del genere...???

Beh... la risposta è semplicissima... sono le protezioni...!!!

Prima di trarre conclusioni potenzialmente erronee, vediamo un altro esempio...

Segue
F.C.

F.Calabrese
Messaggi: 42831
Iscritto il: giovedì 23 settembre 2010, 16:18
Località: Roma
Contatta:

Re: Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da F.Calabrese » venerdì 15 gennaio 2016, 12:03

Scegliamo ora un brano musicale analogico, da discoteca, degli anni '90: Snap "The Rhytm is a dancer", molto ricco di transienti alle basse frequenze.

Ecco -qui sotto- l'uscita dell'ampli a valvole SE:

Immagine

Ed ecco -sempre qui sotto- l'uscita dell'ampli a transistor di pari potenza:

Immagine

Accidenti... il picchetto a -11 dB c'è ancora, ed anzi è ancor più accentuato...!!!

Decisamente possiamo confermare l'ipotesi che si tratti di un effetto causato dalle protezioni.

Segue
F.C.

F.Calabrese
Messaggi: 42831
Iscritto il: giovedì 23 settembre 2010, 16:18
Località: Roma
Contatta:

Re: Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da F.Calabrese » venerdì 15 gennaio 2016, 12:13

Riepiloghiamo: con i due brani "analogici", vale a dire ricchi di picchi non compressi (o poco compressi), la differenza di suono tra ampli a transistor e valvole è spiegata perfettamente dalla distribuzione statistica del segnale registrato all'uscita degli ampli (o all'ingresso dei diffusori, che è lo stesso).

Anche quando satura leggermente (vedi il caso del secondo brano) l'ampli a valvole non perde mai il controllo della situazione, creando appena un impercettibile gradino in corrispondenza degli ultimi deciBel di dinamica verso l'alto.

Diversamente, nella distribuzione statistica dei livelli in uscita dall'ampli a transistor si nota sempre (*) un forte picco il cui livello è sempre lo stesso, per cui possiamo dedurre con certezza che si tratti di un artefatto causato dall'entrata in funzione delle protezioni.

Fate bene attenzione: le protezioni dell'ampli SS gli sottraggono parecchi deciBel di dinamica, perché per non farle intervenire occorre tenere il volume più basso di almeno 6-8 dB.
E questo spiega il fatto che gli ampli a valvole sembrino suonare DI PIU' rispetto agli ampli a transistor...

Addirittura potete calcolare facilmente quale sia la misura dell'attenuazione necessaria per non far scattare le protezioni, rispetto alla quale calcolare la maggior potenza necessaria per l'ampli SS per suonare come quello a valvole.

Saluti
F.C.

(*): Con i brani più compressi, tipici degli anni dalla fine dei '90 ad oggi, ci pensa la compressione (spaventosa) dei picchi a rendere simili gli ampli a valvole e quelli SS, tant'è che i grafici delle distribuzioni statistiche tendono a rassomigliarsi.

P.S.: Ci sono ampli a transisto privi di protezioni, come i NAD o i Classé... ed infatti...
;)

ciclochitarrista
Messaggi: 187
Iscritto il: giovedì 12 novembre 2015, 9:50

Re: Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da ciclochitarrista » venerdì 15 gennaio 2016, 12:45

Veramente una bella spiegazione, ma quali protezioni erano implementate nell'ampli SS?
Essendo un ampli da macchina probabilmente tutte quelle possibili per rendere l'oggetto indistruttibile.
Un qualunque ampli con protezioni si comporterà in modo similare, oppure ci sono tipologie di protezioni atte a limitare il fenomeno?
Oppure dipende tutto dal "manico", dalle scelte e dal budget del progettista?

F.Calabrese
Messaggi: 42831
Iscritto il: giovedì 23 settembre 2010, 16:18
Località: Roma
Contatta:

Re: Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da F.Calabrese » venerdì 15 gennaio 2016, 14:45

ciclochitarrista ha scritto:Veramente una bella spiegazione, ma quali protezioni erano implementate nell'ampli SS?
Essendo un ampli da macchina probabilmente tutte quelle possibili per rendere l'oggetto indistruttibile.
Un qualunque ampli con protezioni si comporterà in modo similare, oppure ci sono tipologie di protezioni atte a limitare il fenomeno?
Oppure dipende tutto dal "manico", dalle scelte e dal budget del progettista?
Le protezioni presenti nella pratica totalità degli ampli a transistor sono di due tipi: termiche e di sovracorrente.

Le prime hanno tempi di intervento piuttosto lunghi (un secondo o giù di lì) per cui non possono assolutamente causare gli effetti di cui abbiamo discusso.

Le protezioni da sovracorrente, invece, sono molto più veloci ed intervengono su ciascuna semionda separatamente, mettendo in corto il segnale in ingresso ai transistor finali quando la corrente attraverso gli stessi supera un certo valore. Ebbene... questo avviene a potenze molto inferiori rispetto a quella di targa, QUANDO IL CARICO E' REATTIVO.

Se ne volete una prova, osservate i risultati delle misure di TRITIM pubblicate ogni mese su AudioReview, e scoprirete che sui carichi reattivi TUTTI gli ampli erogano potenze inferiori - talvolta anche di moltissimo - rispetto a quanto erogato su carico resistivo.

Saluti
F.C.

ciclochitarrista
Messaggi: 187
Iscritto il: giovedì 12 novembre 2015, 9:50

Re: Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da ciclochitarrista » venerdì 15 gennaio 2016, 16:50

Certo, le protezioni cercano di non far uscite i finali dalla SOA, intendevo se c'era una tipologia superpiù.
Una volta realizzai un progetto di Suono con protezioni foldback (vado a memoria) a doppia pendenza e costante di tempo, ci misi un sacco di tempo a capire come funzionavano.
Ma anche la Back-Emf può mandare in crisi le protezioni?

Tiromancino
Messaggi: 4163
Iscritto il: domenica 11 agosto 2013, 9:37

Re: Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da Tiromancino » venerdì 15 gennaio 2016, 17:41

sono anni che lo penso . La sostanziale differenza tra ampli a valvole e a transistor non sono i dispositivi in sè quanto l'uso delle protezioni elettroniche nei secondi.
I valvolari non hanno bisogno delle protezioni principalmente per due motivi

il primo è l'interposizione di un trasformatore d'uscita di wattaggio (voltamperaggio) in genere inferiore alla potenza massima erogabile dai tubi, per cui anche un corto sul secondario viene visto sul primario come un assorbimentiìo che non può superare il dato consentito
da quello specifico trasformatore.

Il secondo, e ancora più importante, motivo è perchè la potenza massima di una valvola dettata dalla potenza termoionica del filamento che funge anche da catodo ( nell'esempio più semplice del riscaldamento diretto) è tale che non riesce in molti casi a distruggere il dispositivo anche nel caso del corto in uscita .

Invece nello ss è obbligatorio prevedere ( in ampli standard) la protezione elettronica perchè il pilotaggio diretto dell'altoparlante unitamente al relativo trasferimento di back EMF, produce una richiesta di corrente non sempre ben preventivabile col solo surdimensionamento dei dispositivi d'uscita ( fatto che mal correla col contenimento dei costi) .

Per cui le protezioni anche quando ben calcolate per il massimo della potenza su resistenza di carico, possono scattare sull'altoparlante reale a livelli ben bassi .

Dal punto di vista audiofilio l'idelae sarebbe togliere del tutto le protezioni , oppure lasciare solo dei fusibili sui due rami dell'alimentazione.

F.Calabrese
Messaggi: 42831
Iscritto il: giovedì 23 settembre 2010, 16:18
Località: Roma
Contatta:

Re: Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da F.Calabrese » venerdì 15 gennaio 2016, 18:11

ciclochitarrista ha scritto:Certo, le protezioni cercano di non far uscite i finali dalla SOA, intendevo se c'era una tipologia superpiù.
Una volta realizzai un progetto di Suono con protezioni foldback (vado a memoria) a doppia pendenza e costante di tempo, ci misi un sacco di tempo a capire come funzionavano.
Ma anche la Back-Emf può mandare in crisi le protezioni?
Per come sono normalmente configurate, le protezioni di corrente AMPLIFICANO LE BACK-EMF...!!!

A più tardi per approfondire.

Saluti
F.C.

ciclochitarrista
Messaggi: 187
Iscritto il: giovedì 12 novembre 2015, 9:50

Re: Valvole e transistor: una misura spiega l'ascolto

Messaggio da ciclochitarrista » venerdì 15 gennaio 2016, 20:01

Per cui le protezioni anche quando ben calcolate per il massimo della potenza su resistenza di carico, possono scattare sull'altoparlante reale a livelli ben bassi
Anni fa si misurava il fattore di extracorrente, che indicava la back-emf del diffusore completo, ed era circa 3 - 5 volte la corrente su carico resistivo.
Quindi è un fenomeno ben conosciuto, e la questine diventa: cosa fanno i progettisti per risolvere, sempre che facciano qualcosa?

Rispondi