...Alluppiamoci

Parlo a ruota libera e quindi mischio un po', vado avanti e dietro, mi fermo e poi volè, ma spero di dare i miei 2 centesimi (gli ultimi rimasti dopo la manovra salvaitaglie).
Quando si sente un HUM corposo proveniente dall'ampli, ci possono essere diverse cause: per un Push Pull potrebbe essere una o più valvole finali in deriva o addirittura guaste, per differenza di corrente nei rami del trasformatore d'uscita si percepisce il ripple dell'alimentatore. Per un SE il condensatore di alimentazione sottodimensionato o assenza di filtro LC. Condensatori cotti che aumentano a dismisura il ripple..ma in questo caso piu' che hum si inizia a sentire prima un calo di potenza. Condensatori in forte perdita che fanno circolare la corrente nei rami di massa (ma diventa udibile se le masse non sono razionalizzate) e comunque si percepisce maggiormente un bzbzbbzbz dovuto alle armoniche dettate dagli spike di corrente dei diodi.
Se non e' dovuto a questo....non resta altro che pensare a problemi di massa, o meglio a LOOP di massa.

Prima la teoria....un campo magnetico rotante immerso in una spira girevole da un lato provoca un campo elettrico asincrono che contrasta il campo magnetico iniziale, così gli effetti si annullano a vicenda...ok ok ok ok, meglio che googlate per la spiegazione di cosa succede a conduttori, spire immerse in campi....

In un amplificatore ci sono svariate fonti che generano o reagiscono con campi (elettro)magnetici. Il trasformatore di alimentazone per esempio...la corrente alternata per l'accensione delle valvole, che si traduce in una forte componente d'induzione, per arrivare alle valvole deve fare un tragitto imposto dai fili...spesso lungo. Se non si prendono precauzioni come l'arrotolamento (treccia) dei fili e la messa a terra simmetrica diventa causa di hum...anzi, se non e' rispettato il secondo caso e' praticamente certezza! Il filo di alimentazione interno che porta la corrente fino all'interruttore, la tensione del secondario raddrizzata e poi livellata; in questo caso c'e' una corrente di tipo impulsiva che genera moltissime armoniche. Il traformatore d'uscita.... e' generatore di campi in proporzione alla potenza assorbita dal carico ed e' esso stesso in grado di captare i campi magnetici esterni...basta pensare all'avvicinamento dei due trafo se non schermati da calotte. Le valvole captano per questo vengono schermate etc etc...

Prima di analizzare qualche caso, volevo soffermarmi sui fischi, tralasciando problemi di valvole, e sulla vobulazione.
Capita in realizzazioni casalinghe (ed anche su prodotto prof!) di sentire dei fischi o molto peggio sentire un abbattimento del volume generale a volumi sostenuti di gain, volume, controllo treble... INNESCO! Il circuito di pre (se sfortunati anche quello finale) sta oscillando. Se si sente il fischio, c'e' il problema, se non si sente niente ma un abbassamento di volume il tutto sta oscillando a frequenze inudibili (oltre i 20kHz) ed il problema e' ancora più grave.
Nella pratica cosa sta succedendo? Semplicemente che, lavorando gli stadi valvolari con impedenze elevate, basta una piccola capacità parassita generata tra due fili o componenti in modo da generare una controreazione positiva e far diventare l'ampli un bell'oscillatore. Per questo i fili si cerca di farli passare distanti, a 90° l'uno dall'altro o schermare.

La vobulazione...vabbe', intermodulazione.  Altro problema derivante da segnali che "interferiscono tra loro". In questo caso pero' il problema e' completamente diverso. Siamo in corrispondenza di due segnali che vengono "sommati" in componenti non lineari (generalmente componenti attivi) generando frequenze dissonanti. Esempio, i 100Hz del raddrizzatore con 500Hz dello strumento: si sente la fondamentale (500) più armoniche di 600 e 400Hz...per non parlare delle armoniche dei 100Hz (200, 300, 400) che contribuiscono alla storia. Questo tipo di problema si può trovare in diverse situazioni, la classica sono i condensatori HT in perdita, il ripple elevato e la non liearità dei componenti attivi produce il classico effetto. Ma non è solo in quel caso... Ci sono amplificatori che a causa delle forti correnti e della tipologia di accensione sviluppano la cosa col tempo; trovare il problema diventa un bel..problema!

...ma che c'entra con i loop di massa?
Ogni loop, innesco, rumore produce intermodulazione e modifica il carattere del suono. Dico una boiata, ma secondo me, sono proprio i problemi circuitali introdotti in svariati oggetti a caratterizzarne il suono....tra questi possiamo mettere condensatori sottodimensionati, valvole raddrizzatrici, condensatori vicini alla morte, loop di segnale, capacità parassite etc etc etc...è per questo che amplificatori storici (è lo scrupolo che mi perseguita!) non vanno toccati nella fileria o migliorati nella disposizione.
Ma quando l'ampli ronza, bisogna fare il possibile per eliminare il problema... è qui il problema, rintracciarli!

A sx la classica immaginetta per iniziare a capire cosa innesca un loop di massa. Un cavo schermato collegato in due punti di massa distanti è di fatto un loop di massa. In questo caso si tende a collegare solo un capo del filo.

 

Un caso tipico da principianti dell'elettronica. Far passare due cavi schermati collegati a massa attorno ad una fonte di forte campo, in questo caso un Trasformatore di alimentazione. Tanto per dirne una, l'ho trovato in un ampli counterpoint da svariati milioni di lire, anche se era leggermente diversa come impostazione.

 

A SX ingressi connessi al case idem con lo schermato che va ad un punto del case per rinforzare la massa....loop stratosferico. A DX una cosa che ho notato in alcuni autocostruiti; potenziometri facenti parte della stessa porzione di circuito ma afferenti in punti diversi di massa.

 

Anche esternamente si possono fare errori di collegamento. Chitarra collegata a due amplificatori, le masse dei due sono collegati tramite l'ingresso ma anche con la terra delle alimentazioni. Eliminare il piedino di terra di uno dei 2 amp!

 

Altro loop creato con i pedalini. L'alimentatore collega le masse di effetti collegati in ingresso e sul loop effetti dell'ampli.

 

 

Qui una immagine di un ampli. Ho cerchiato in rosso i punti di massa (visibili). Si sta sfruttando il metallo dell'amplificatore come pista di massa. La maggior parte dei punti sono saldati, il che è un bene ed un male nello stesso tempo... mi sono capitate saldature staccate (dopo 45 anni ci credo!). Non meno danno fanno le linguette fissate con le viti. Col tempo l'ossido si fa sentire e per le frequenze elevate iniziano i dolori, si rischia il ritorno di segnale in punti casuali del circuito con probabilità d'innesco. Nella figura si intravede anche un altro particolare, gli ingressi sono collegati direttamente al metallo (tipico trovarlo negli ampli italiani del 60-70)...se il tutto non e' studiato bene e' fonte interminabile di problemi. Nascosti dalla foto, anche i potenziometri sono collegati al case.

 

Esempio di realizzazione a centro stella. Già a vista si capisce che non e' realizzabile in un amplificatore. Fili dappertutto, tanta manodopera in più.

Utilizzando un BUS per la massa si puo' ottimizzare il tutto e stando attenti si annullano i loop di massa. C'e' da dire che i componenti stessi tra loro devono essere collegati in maniera ragionata dipendentemente dal circuito e dalla posizione fisica.

 

In questo disegno i più audaci subito intravedono il madornale errore. La massa del jack collegata alla carcassa in un punto diverso dalle masse. Volendo, e' simile al problema delle masse distribuite sul case ma in questo caso meno accentuato. A destra quella resistenza che invece di andare alla massa relativa al "suo" pezzo di circuito, se ne va verso la valvola a cercare una massa.
Una cosa che volevo iniziare a mettere in evidenza e' che i loop di massa o di segnale non sono relativi solo ai fili di massa, ma anche a porzioni di circuiti. Più si lavora a potenze e tensioni basse più tali effetti sono da considerare. Se all'interno della valvola le due resistenze che vanno al centro di massa sono "collegate", in quel bello spazio centrale nero si sta dando vita ad un loop in grado di captare ronzio. Questo e' un esempio semi farlocco, ma non e' così difficile fare dei loop nelle circuiterie attive e passive...In HI-FI la perfezione si cerca anche nei "dettagli".

Dal momento che ho introdotto i loop "non di massa", vediamo subito che il filo di alimentazione shuntato da C di alta capacità diventa esso stesso un filo di massa. Se la reattanza del condensatore di sx non è comparabile alla R parallelata, la sola resistenza in basso chiude un anello.

Da passivo ad attivo. Un piccolo esempio di generatore di ronzio. Basta avvicinare i fili ed ancora meglio attorcigliarli per eliminare il problema. Paragonabile all'alimentazione del filamento delle  valvole solo che le correnti circolanti sono di tipo impulsivo.....

 

In pratica, i loop fanno parte del gioco ed eliminarli del tutto e' difficile. In amplificatori semplici come quelli per strumenti, si puo'  comunque arrivare ad un livello ottimo di abbattimento...metti l'orecchio nel cono e non senti nulla. In alta fedeltà si è arrivati a creare circuiti che reimmettono in controfase la forma d'onda di ronzio nei circuiti amplificatori al fine di ridurre sia i rumori che le intermodulazioni rilevabili alle misure...butto la palla al centro; spire immesse appositamente nei circuiti immomdificabili e poste nei pressi del trafo di alimentazione. :-O

Per riconoscere ed eliminare i tali difetti ci vuole un po di fantasia ed immaginazione...l'esperienza e la pratica chiudono il cerchio.

ps: il caso di eliminazione di hum più bello che ho affrontato è stato senza avere l'oggetto sottomano. Un amico di Milano di tanti anni fa mi mandò le foto del suo finale a valvole e facendogli fare delle misure e spostamenti a distanza risolvemmo il problema alla radice! Che tempi!