La Valvola

12 09 2007

In principio era il buio, poi l’uomo inventò la valvola e vide che era cosa buona

Servirebbero pagine e pagine per parlare di questo dispositivo, in relazione al suo fascino, alla sua musicalità, alla sua storica importanza nel campo elettronico. Quello che mi preme è iniziare ora a capire come sia nata, su che basi lavori, ed in che modo abbia completamente sconvolto la scienza e la tecnologia dell’epoca.

Il Prerequisito – Il Diodo

– Un corpo conduttore (catodo), portato ad una certa temperatura (molto alta) libera elettroni,

– Se gli avviciniamo un secondo elettrodo (anodo), anch’esso conduttore ed a potenziale sufficientemente positivo e
– Li inseriamo in un terzo corpo non conduttore sotto vuoto,

– Tra i due elettrodi scorre corrente.

Questo oggetto si chiama DIODO, è la forma più primitiva di valvola (poichè consente il passaggio di corrente in un solo verso) ed è alla base del funzionamento di tutti gli altri dispositivi che ci permettono di amplificare, rettificare ecc. (triodi, pentodi, eptodi ecc.).

Il Fenomeno
Il fenomeno viene definito come termoionico, poichè per effetto termico (surriscaldamento) si genera una corrente elettrica, ed è improprio, poichè sappiamo che la corrente elettrica non nasce dalla liberazione di ioni (come si credeva nel recente passato, da qui appunto -ionico), ma da quella di elettroni. Più giusto, quindi, sarebbe parlare di effetto termoelettronico, ma la tradizione è tradizione…

Il Risultato – Il Triodo
Prendiamo ora un terzo oggetto, una griglia metallica, ed inseriamola nel nostro involucro sotto vuoto. Non succede niente… Ma se a questa griglia viene applicato un potenziale in relazione a quello del catodo, possiamo comandare il flusso di corrente e di conseguenza tutto il circuito.

La Nascita
Già nel 1883, Thomas Edison (quello della lampadina – per intenderci) studiò quello strano fenomeno per il quale il bulbo di vetro dopo ore di funzionamento si anneriva. Non riuscì a capirne il perchè, ma volendo raccogliere le particelle responsabili di tale annerimento inserì un sottile laminato metallico nella lampadina (griglia). Anche qui non scoprì un granchè se non che, se la griglia era a potenziale positivo, veniva attraversata da corrente. Ecco la scoperta, ma non riuscì a darne una spiegazione scientifica. E per più di vent’anni non ci riuscì nessun altro.

La Spiegazione
Applicando alla griglia una tensione negativa rispetto al catodo si blocca il passaggio degli elettroni, poichè questa tende a respingere gli elettroni in partenza; più la griglia si trova a potenziale negativo e logicamente meno elettroni riescono a passare dal catodo all’anodo e quindi la corrente “di uscita” diminuisce.
Se invece la griglia è positiva rispetto al catodo, le cariche vengono accelerate dalla placca stessa, il flusso aumenta e quindi aumenta anche la corrente (salvo quel piccolo numero di elettroni che rimane “intrappolato” nella griglia). Esistono poi, con un numero superiore di griglie (griglia schermo e soppressore oltre a quella di controllo, appena menzionata) i pentodi, utilizzati anche in ambito hi-fi, i quali permettono guadagni superiori sul segnale in uscita.

I Parametri
– Tensione del filamento (Vf, Uf): d.d.p. (differenza di potenziale – tensione) da applicare al filamento che andrà a riscaldare il catodo.
– Corrente del filamento (If): corrente che scorre nel filamento a tensione nominale
– Tensione anodica (Va, Ua): è la tensione dell’anodo rispetto al catodo. Normalmente viene indicata la massima accettabile o la massima accettabile a freddo
– Transconduttanza (S): rappresenta il guadagno in corrente di uscita sul segnale di ingresso
– Resistenza interna (Ri)
– Guadagno in tensione (mu): rappresenta il guadagno in tensione di uscita sul segnale di ingresso, prodotto tra S e Ri
– Potenza anodica (Pa, Wa): potenza totale dissipata, più è bassa e più sarà lunga la vita della valvola
– Potenza di griglia (Pg): potenza dissipata sulla griglia, dovuta alla porzione di corrente che scorre in essa
– Tensione di alimentazione anodica (Vb, Ub)
– Tensione di filamento rispetto al catodo (VF+/k-, Vf-/k+): è il valore massimo ammissibile espresso in funzione di filamento negativo o positivo rispetto al catodo
– Tensione di griglia rispetto al catodo (Vg)
– Corrente catodica (Ik): corrente massima accettabile nel catodo
Concludiamo dicendo che il guadagno in tensione (mu) e la transconduttanza (S) non sono dei parametri costanti. Sui datasheet infatti troverete dei grafici, a relazionare il comportamento di queste grandezze, poichè variano al variare della corrente anodica (Ia) al variare della tensione anodica (Va).

Non mi dilungherò oltre. O non finiremmo mai…
In questo articolo mi premeva solamente presentarla e non compararla (musicalmente e strutturalmente) con il suo eterno rivale a stato solido (il transistor). Per questo e per altri approfondimenti sull’argomento ci vediamo alla prossima puntata.


Azioni

Information

6 responses

12 09 2007
Andrea

Davvero molto interessante. Stavo giusto chiedendomi, leggendo i tuoi articoli sui pre valvolari, come funzionasse la valvola, visto che oggi come oggi alle scuole superiori e all’università non la insegnano più. Attendo con ansia un confronto tecnico con il transistor!

12 09 2007
Davide

Hai detto bene, TECNICO!… So che prima o poi verrà fuori: la diatriba Valvola VS Transistor è vecchia come l’alta fedeltà, ma coloro che ne prendono parte purtroppo non ragionano quasi mai in termini di ascolto e quindi di risultato, ma in termini di teoria e quindi di tecnologia che ci sta dietro. E’ sicuramente sbagliato chiamarsi in causa come “elettore” dell’una o dell’altra teoria a priori, a maggior ragione se dietro a questa presa di posizione non vi sia una giustificazione più che plausibile a livello di resa acustica. E’ un pò come accade sempre nel contrasto Ducati VS Jap, dove non si discute sulle sensazioni che la tal moto ci trasmette, ma si guarda solo ad attaccare e a denigrare le scelte progettuali altrui. Non voglio che questa sia l’ennesima piattaforma in cui scatenare il pandemonio, ed è per questo, che mi limiterò infatti ad una recensione prettamente tecnica… Alla prossima

14 09 2007
Francesco

E’ vero, se posso permettermi, che prima di tutto occorre guardare le sensazioni che una o l’altra tecnilogia sa trasmettere, ma è vero anche che nella maggior parte dei casi orre prima valutare i costi e l’installabilità (soprattutto in ambito car) di una o dell’altra tecnologia.

Potrebbe essere uno spunto per uno dei tuoi curatissimi articoli😉

14 09 2007
Davide

Infatti, è proprio sulla base di questo appunto che riusciamo a spiegare i costi poibitivi di queste apparecchiature non solo in maniera assoluta, ma anche in relazione a quelle per uso domestico. Così com’è stato facile trovare uno spunto per la realizzazione di un finale valvolare domestico con meno di 200€, è assurdo pensare di poter sviluppare qualcosa di analogo in ambito car. In effetti, la circuitazione necessaria e sufficiente al “far suonare” la valvola è estremamente (così come si vede dagli schemi elettrici allegati) elementare, in confronto ad un pari amplificatore a transistor. Non voglio di certo dire con questo che chiunque sia in grado di implementare una circuitazione valida, ma solo che è più facile cavarne qualcosa di funzionante. Ed è proprio qui che vediamo l’esperienza e la professionalità di aziende come Milbert e Hss Fidelity: un loro finale costa 5000€…! poichè prende in considerazione un insieme innumerevole di variabili data la “difficile” collocazione in auto, non troppo amata dai tubi…

17 09 2007
Francesco

…e, se posso, a parer mio, occorre sottolineare che anche l’esperienza di chi installa tali apparecchiature deve essere di livello, altrimenti questa tecnologia non renderà mai a dovere.

18 09 2007
Davide

E’ vero anche questo: la scelta degli altoparlanti da “far” pilotare”, la scelta dei vaci, dell’alloggiamento del finale, la circolazione d’aria, la stabilità, ecc.ecc.

Purtroppo non tutti capiscono che le valvole non si trovino a loro agio in auto, e vedo installare preamplificatori a tubi in predisposizioni striminzite dalla precaria solidità. E poi ci si lamenta che le valvole saltino…! Come prendere una 550 Maranello e farci Off-Road: torni dal concessionario e cosa gli dici, “che è poco sportiva”?!

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