La valvola

La valvola

Introduzione

Questo articolo è il primo della rubrica “Capire l’amplificazione”: una raccolta volta a far comprendere le principali tecnologie che sono alla base dell’amplificazione audio. E’ d’obbligo riservare questo primo articolo alla regina dell’audio analogico: la valvola.

Inventata agli inizi del ‘900, la valvola è stata il primo dispositivo elettronico “attivo”, ovvero in grado di amplificare un segnale elettrico. Simile in forma ad una lampadina, per decenni ha costituito l’elemento principale nella costruzione di dispositivi elettronici. La valvola diviene di fatto obsoleta a seguito dell’invenzione del transistor (anni ’50), tuttavia per alcune applicazioni rimane tutt’oggi insostituibile.

Principio di funzionamento
Triodo: simbolo circuitale

Dal simbolo circuitale del triodo (particolare tipo di valvola utilizzata nei circuiti di pre-amplificazione), si nota la presenza di cinque elettrodi: anodo, catodo, griglia e due costituenti il filamento.

Il filamento funge da interruttore per la valvola. Imponendo una tensione tra i due terminali di filamento si provoca l’insorgere di una corrente. Tale corrente, per effetto Joule, da origine ad uno sprigionamento di calore. E’ proprio l’alta temperatura all’interno della valvola che permette il manifestarsi dell’effetto termoionico. Questa è condizione necessaria al funzionamento della valvola (detta appunto tubo termoionico).

L’effetto termoionico consiste nell’emissione di elettroni da parte del catodo quando questo è riscaldato.

In tale condizione, se l’anodo è a tensione positiva rispetto al catodo, esso funge da attrattore per gli elettroni. Si origina così una corrente che scorre dall’anodo verso il catodo. Maggiore è la differenza di tensione, maggiore sarà l’effetto di attrazione e quindi il flusso di corrente. Se invece la tensione anodica è minore di quella catodica, non si configura attrazione, di conseguenza non avviene passaggio di corrente.

La griglia funge da gestore del flusso di corrente tra anodo e catodo. Più la griglia è polarizzata negativamente rispetto al catodo più tende a respingere gli elettroni in uscita da quest’ultimo, provocando un abbassamento della corrente anodica. In pratica variando la tensione di griglia è possibile pilotare il flusso di corrente tra anodo e catodo. Al caso limite, quando la griglia è a tensione molto negativa rispetto al catodo, non si ha passaggio di corrente. Al caso limite opposto, ovvero quando la griglia è a tensione maggiore rispetto al catodo, essa stessa attrae elettroni, insorge quindi un passaggio di corrente di griglia.

Conclusione

Il comportamento della valvola risulta essere molto complesso: la corrente tra anodo e catodo varia non linearmente al variare della tensione anodica e della tensione di griglia.

La seguente figura (tratta dal datasheet del triodo 12AX7) illustra il comportamento relativo al triodo più comunemente utilizzato (12AX7 appunto). La tensione tra anodo e catodo è indicata con “plate voltage”, la tensione tra griglia e catodo con “Ec”, mentre la corrente anodica con “current in milliamperes”.

Caratteristica del triodo 12AX7

Come si può sfruttare il principio di funzionamento della valvola per ottenere l’amplificazione di un segnale elettrico? Leggi il nostro prossimo articolo: “Amplificare con le valvole”.

Lo staff Mk Ultra

wp_10211820