Come già accennato il mese scorso, in questo articolo cercherò di analizzare gli elementi che rendono diverso (e per certi versi migliore) il suono ottenuto da una circuitazione valvolare rispetto ad una a transistors. La trattazione sarà di carattere generale e non si limiterà al solo caso degli amplificatori per chitarra.
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Una prima importante differenza fra transistor e valvole è il modo con cui essi saturano quando devono amplificare un segnale di ampiezza molto elevata.
I transistor, ed in generale tutti i componenti a semiconduttore come gli operazionali, tendono a saturare il segnale in maniera molto brusca e poco “musicale”. Finchè l’ampiezza del segnale rimane al di sotto di una certa soglia, l’amplificatore ha una risposta perfettamente lineare; quando invece supera la soglia, il segnale amplificato rimane costante sulla soglia, senza mai riuscire a superarla. Questo fenomeno si chiama clipping, perchè il segnale, come descritto nella figura, risulta “tagliato” nella sua parte superiore.
L’effetto che si produce in caso di overload del segnale è una fastidiosa distorsione; il suono viene reso particolarmente gracchiante e rumoroso.
Al contrario le valvole (e più in generale i componenti non a semiconduttore come i nastri analogici o i dischi in vinile) tendono a saturare il segnale in maniera molto più delicata. Ll passaggio fra la zona lineare e non lineare della funzione di trasferimento avviene in maniera piuttosto graduale; già molto prima di raggiungere la parte non lineare, il segnale comincia ad essere compresso; questa compressione, man mano che ci si inoltra nella zona non lineare diventa sempre più accentuata fino a trasformarsi nella vera e propria saturazione. In questo modo un segnale in prossimità della soglia superiore non viene clippato ma viene soltanto schiacciato leggermente; questa operazione aggiunge soltanto una leggera dose di sovrarmoniche al segnale ed il risultato è che il suono risulta più caldo. E’ chiaro che se il segnale iniziale supera di molto la soglia massima, il risultato sarà egualmente una forte distorsione, ma in questo caso l’effetto che si ottiene è più quello di un suono che
“gratta” piuttosto che di un suono che “gracchia”.
Anche i registratori su nastro magnetico tendono a saturare dolcemente il segnale, ed è per questo motivo che nelle sale di registrazione specializzate nel rock, si usano ancora i registratori analogici piuttosto che quelli digitali. Infatti un uso controllato della saturazione del nastro conferisce al suono tutto quel calore
(importantissimo nel rock) che la freddezza del digitale non ha.
Una seconda fondamentale differenza fra valvole e transistor risiede nella simmetria della funzione di trasferimento. La saturazione dei semiconduttori avviene in maniere perfettamente simmetrica. Se un segnale viene tagliato a +3V allora verrà ugualmente tagliato anche a
-3V. Al contrario, le valvole hanno un punto di saturazione più basso sulle semionde positive rispetto a quelle negative.
Se si sviluppano in serie le funzioni di trasferimento, si può notare che una funzione simmetrica come quella dei transistor genera soltanto delle armoniche di ordine dispari, mentre quella asimmetrica delle valvole genera sia armoniche pari che dispari, con una prevalenza di quelle pari. Le armoniche pari sono molto più musicali di quelle dispari perchè rappresentano intervalli di un’ottava, un ottava più una quinta, due ottave più una terza, ecc… del segnale originale.
Quelle dispari sono soltanto una fastidiosa artefazione del segnale.
Ci sono molti altri fenomeni di importanza minore che differenziano transistors e valvole. Fra questi posso citare lo slittamento del punto di polarizzazione delle valvole in risposta a forti transitori; il cambio del punto di polarizzazione implica una maggiore produzione di armoniche sui transitori e per una questione di psicoacustica il suono percepito risulta più aggressivo, con più “puch”.
Tutte queste osservazioni si applicano anche al caso della distorsione nelle chitarre. Il progetto del preamplificatore che inizieremo sul prossimo numero, terrà conto di alcune di queste considerazioni per cercare di simulare con componenti a semiconduttore ciò che si verifica nelle valvole. Attenzione ho detto simulare non riprodurre, perchè è davvero impossibile ricreare con transistors il calore e la rotondità delle valvole; ciò che si può fare è di tentare di eliminare un po’ della “gracchiosità” degli ampli a transistor.
Alla prossima!
