guitarraraul

¿Valvulas o transistores ?

Alguien que escuche las grabaciones musicales puede decir en principio que un buen amplificador a válvulas suena mejor que uno a transistores, la causa de esta diferencia viene determinada por factores psicoacusticos.

Las válvulas fueron los dispositivos electrónicos por excelencia desde los principios de siglo hasta bien estrados los años sesenta. Entonces se vieron desbancadas por los transistores y diodos de estado sólido, capaces de realizar las mismas funciones con un tamaño mas pequeño y temperaturas de funcionamiento mas bajas.  Pero el transistor tenia un inconveniente, su linealidad y su mejor rendimiento teórico, se manifestaban en los circuitos de audio con sonidos muy fríos y poco carácter. Este es el motivo por el que la válvula se ha mantenido desde entonces en amplificadores de instrumentos musicales y aplicaciones de audio para estudios de grabación y alta fidelidad.

El transistor debido a su naturaleza intrínseca tiende a amplificar la intensidad de la señal. Es decir, pequeñas variaciones aplicadas en la base del transistor provocan grandes variaciones de corriente en el colector de este. En cambio una válvula amplifica la tensión. Si se aplican variaciones sobre la rejilla provocan grandes variaciones de señal en la placa.

Se ha debatido constantemente entre la diferencia del sonido reproducido con válvulas y transistores y si existía alguna diferencia audible. Algunas medidas han mostrado que no hay ninguna diferencia relevante entre ellas. No obstante, se ha demostrado que los distintos diseños se diferencian notablemente a lo que se refiere a la distorsión armónica. Toda investigación sobre este sutil fenómeno requiere conocimientos y observaciones psicoacusticas. Estas pueden influir a la hora de determinar si la diferencia es importante o no, ya que al final lo importante es si nuestro oído es capaz de apreciar la diferencia. Psicoacusticamente los músicos son mas objetivos que los ingenieros y pueden detectar de forma mas fácil si hay alguna diferencia destacable, mientras que sus términos no pueden expresarse en unidades de medida estándar sino que son aportaciones de expresividad y sensación sonora.

Pruebas realizadas demuestran que existe una diferencia entre la calidad del sonido reproducido por una válvula o transistor. Aquí entra la capacidad del oído humano en percibir frecuencias fuera del margen audible. Estas frecuencias aportan una información adicional que mejora la calidad del sonido y da una sensación mas agradable al pasaje musical.

Según la documentación consultada, las referencias hechas por músicos mas destacables son: “Los registros musicales captados o grabados con válvulas tienen mas bajos… El bajo de la válvula suena una octava mas inferior”, dice un guitarrista de rock. Profesionales de estudios de grabación han indicado en numerosas ocasiones que los registros con válvulas son mas claros, cada instrumento tiene presencia, incluso a niveles de reproducción muy bajos. Es decir , los instrumentos tienen bien definido su timbre musical y su localización en el espacio estereofónico. En cambio una grabación realizada con transistores es muy clara pero pierde mucha profundidad o el espacio tridimensional que nos proporciona la válvula. También, las válvulas proporcionan un espacio entre instrumentos, en cambio , los transistores añaden un “Zumbeo”.

También hay que destacar que los transistores restringen el margen dinámico de la señal en los ataques de los transitorios, esta modificación del ataque de la señal afecta seriamente el timbre del instrumento.

Las grabaciones realizadas con circuitos de transistores son limpias, pero carecen del toque cálido y cristalino de la válvula. Existe una tendencia actualmente de volver a equipar los estudios de grabación con circuitos a válvulas, cosa que mejora la calidad musical. No obstante, no hay que romper el compromiso de calidez musical con las ventajas que presenta un dispositivo de estado sólido.

Se realizo una prueba con tres previos de micrófonos distintos, el primero era de transistores, el segundo  con operacionales híbridos y el tercero diseñado con válvulas tríodo. Después de realizar un test a distintas personas, las cuales escuchaban un sonido con los tres previos, se llego a la conclusión que en los previos 1 y 2 se apreciaba una cierta distorsión. Las conclusiones obtenidas fueron claras, en los primeros márgenes de saturación se encontraban las principales diferencias en cuanto a la calidad del sonido. Una vez los amplificadores entran en la zona de saturación, los tres suenan distorsionadamente. En cambio, en la zona de no saturación todos suenan limpios.

Este estudio demuestra que, entre distintos tipos de previos, el margen de saturación varia notablemente y que cualquier amplificador introduce una distorsión cuando sobrepasa el punto de saturación. Cualquier amplificador dispone de un margen antes  que el oído humano pueda percibir  la distorsión. Probablemente, se pueden concluir que estos armónicos no audibles, provocados en el principio de las condiciones de saturación, seguramente causan la diferencia, la coloración entre el sonido entre  válvulas y transistores.

También se realizo un análisis espectral de cada previo donde se llegaron a las siguientes conclusiones:

En el dominio espectral, en el de válvulas, el segundo armónico estaba muy cercano al tercero, pero era el dominante. El cuarto armónico estaba 3-4 dB por debajo, el quinto , sexto y séptimo se encontraban por debajo del 5% de la salida sobresaturada. En el de transistores, hay una fuerte componente en el tercer armónico. Todos los otros armónicos están presentes pero con una amplitud mas baja que el tercero.

En amplificadores operacionales, el tercer  armónico sube gradualmente al mismo ritmo que la componente de distorsión dominante con una característica parecida a la del transistor.

Los armónicos influyen notablemente en la escucha, pues existe una clara similitud entre la distorsión electrónica y la coloración del tono musical. Pues ciertos armónicos están relacionados con la coloración del sonido y la calidad de un instrumento.

LA IMPORTANCIA DE LOS ARMÓNICOS

Una de las principales características de un instrumento viene determinada por el nivel de los primeros armónicos.  En la clasificación mas simple, los armónicos principales están divididos en dos grupos ,. Los armónicos impares  (el tercero, el quinto…) que producen un sonido pobre o parado. Los armónicos pares (segundo, cuarto, sexto…) que producen sonidos mas musicales y compactos.

La paridad de los armónicos es un factor determinante en la percepción auditiva de la distorsión. Los armónicos impares, propios de las formas de onda simétricas en amplitud, son mas desagradables que los armónicos pares de la misma intensidad. La distorsión congénita del oído humano es la preponderancia de los armónicos pares.

Es importante remarcar que la distorsión armónica de una señal, se ha de considerar la posición de la frecuencia fundamental de excitación en el espectro de frecuencias.

El segundo y tercer armónico son los mas importantes a lo que se refiere a la distorsión de antes. Musicalmente, el segundo esta una octava por encima de la frecuencia fundamental y no siempre es audible, aportando cuerpo al sonido.

El tercer armónico introduce un sonido que muchos músicos lo comparan a tapar el instrumento con una manta y suena apagado. En vez de reproducir un sonido mas lleno, con mas volumen, un tercer armónico con demasiado nivel proporciona un sonido mas metálico que molesta proporcionalmente al crecimiento de su amplitud. A la vez, un segundo armónico con mucho nivel juntamente con un tercero, de nivel importante, tiende a acentuar el efecto de pobreza.

Los armónicos mas altos, por encima del séptimo, proporcionan un tono penetrante y afilado, proporcionando una cesación estridente. Provocar estridencia es equilibrar el tono musical básico, se refuerza la fundamental, proporcionando una buena calidad en los ataques. Hay que destacar que muchos armónicos altos no están relacionados con el tono. Por lo tanto, muchos armónicos altos pueden producir una sensación sonora disonante o áspera, ya que el oído es muy sensible a la contribución de estos y hay que controlarlos.

El uso de transistores puede provocar un zumbido y falta de presencia “PUNCH”. El zumbido esta directamente relacionado con el efecto de sobresaturación en los transitorios que provoca esta sensación tan molesta, como el sonido de una mosca. La hipótesis que es ruido blanco proviene de que los armónicos altos, como el séptimo y noveno, no están musicalmente relacionados con la fundamental. Así el oído  interpreta las disonancias como un ruido que acompaña a cada ataque de una nota. La falta de presencia es debida al tercer armónico. Todo esto se puede evitar controlando el nivel de los picos que provocan una saturación.

Finalmente deducimos que una de las causas básicas de la diferencia entre el sonido de válvulas y transistores es el peso de las componentes de la distorsión armónica en zona limite del amplificador. Los transistores proporcionan una componente mas fuerte en la distorsión del tercer armónico trabajando al limite. Este produce un sonido apagado y de menor calidad. En cambio una válvula trabajando al limite genera un espectro completo de armónicos.

Cuando  en un amplificador a válvulas una señal supera un pico máximo, la frecuencia fundamental va acompañada por todas sus octavas superiores de frecuencia par y en consecuencia no produce un sonido desagradable.

También hay otros factores que diferencian el sonido de las válvulas sobre el transistor (por ejemplo, la influencia del transformador de salida en la reducción de la distorsión por íntermodulación DIM con respecto al amplificador de transistores).

Aunque se tiene la creencia que las válvulas son lineales realmente no los son. La no linealidad de un dispositivo electrónico, introducirá distorsiones sobre la señal fundamental. Concretamente las válvulas ofrecen una distorsión elevada, muy superior  a la que nos ofrecen los semiconductores. A diferencia de estos, su distorsión crece con el nivel de la señal de salida, (contra mas señal mas distorsión). En cambio, los semiconductores garantizan unos valores de distorsión, que a parte de ser inferiores a la introducida por la válvula, son constantes, hasta un cierto valor a partir del cual esta, se dispara !!. Parece ser que la evolución de la distorsión de las válvulas es mas parecido a la del oído humano !!!

Este hecho diferencia el sonido procedente de una etapa de válvulas , de una formada por semiconductores.

El uso de válvulas permite trabajar en la zona de sobresaturación sin añadir distorsión objetiva en un margen mas amplio. Es como si trabajara como un limitador y el sonido reproducido con válvula tiene un nivel aparente mas alto. Es como si actuara un compresor y en consecuencia mejora la audición del sonido. También las válvulas suenan mas fuerte y tienen una relación señal-ruido mejor que la de los transistores. Las válvulas proporcionan presencia a partir de su natural e implícita sobresaturación, provocando que las señales fuertes se puedan grabar a niveles altos y las señales débiles son aumentadas de nivel, ganando claridad e inmunidad respecto al ruido de fondo. A parte, las válvulas dan una sensación de buena respuesta en bajas frecuencias.

Algunas desventajas  del uso de válvulas son: El uso de tensiones de alimentación muy elevadas para calentar el dispositivo, se calientan fácilmente, son muy frágiles mecánicamente, tamaño voluminoso y tienen vida limitada, necesitando un mantenimiento. A parte de las ventajas ya mencionadas por lo que se refiere a la calidad de reproducción, hay que destacar que es un dispositivo de polarización simple, es difícil quemar una válvula sin darse cuenta y aunque tengan la distorsión armónica elevada, es agradable al oído.

Finalmente cabe remarcar que los semiconductores ofrecen una mayor fidelidad, pero el sonido que nos ofrecen las válvulas tiene mas calidad musical, aunque sea menos perfecto. La discusión de que es lo mejor, puede ser muy complicada cuando entramos en el terreno de la subjetividad, en cambio los aspectos técnicos se pueden medir y nadie los discute. Pero como en definitiva, el sonido es para escucharlo, se ha de intentar entrar en lo menos posible en los aspectos técnicos. El comportamiento no lineal y teóricamente imperfecto quedan de sobras compensados con los resultados de sonidos mucho mas musicales y atractivos en cuanto a la tonalidad. Un solo circuito con una sola válvula puede dar un gran carácter y color al sonido. Ni siquiera un complejo circuito digital es capaz de emular al 100 % el comportamiento de una válvula.

http://ea5tp.ure.es/valvula.htm

Share on TwitterShare via email
Esta entrada fue publicada en Amplificadores y etiquetada , , , , , , . Guarda el enlace permanente.


Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.

LAjj

Por favor, escriba el texto anterior:

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>