​Amplificatori solid state per chitarra elettrica: dalle valvole al transistor

Come nasce e come funziona un amplificatore solid state

In questo articolo ci concentriamo sugli amplificatori per chitarra elettrica più popolari ed economici: i solid state. Spiegheremo come funzionano, come si sono diffusi e quali sono i loro aspetti positivi e negativi rispetto ai “nemici” valvolari.

Per una panoramica sui primi passi nello sviluppo delle chitarre elettriche e dei loro amplificatori nella prima metà del XX secolo, nonché per una rapida spiegazione di cosa sia un amplificatore, dai un’occhiata a quanto abbiamo già scritto nell’articolo sugli amplificatori a valvole. In questo articolo ci occupiamo invece degli amplificatoria stato solido.

Che cosa è un transistor?

Da sinistra a destra: transistor al germanio, transistor al silicio, circuito integrato.

Allo studio già dagli Anni ’20 del Novecento, il transistor (dalla fusione dei termini inglesi transfer e resistor) o transistore è un componente elettronico basato sulle proprietà di alcuni elementi semi-conduttori come il Gallio, il Germanio e il Silicio. Questi si comportano sostanzialmente come isolanti (o quasi), a meno che non siano sottoposti a un campo elettrico, condizione in cui diventano a diversi gradi conduttivi.

Per realizzare un transistor, un frammento di cristallo del semiconduttore, “drogato” con impurità, viene inglobato in un contenitore che può essere di vari materiali, come plastica, metallo, silicone, etc., da cui la definizione a stato solido rispetto ai tubi a vuoto delle valvole.

Semplificando al massimo, il funzionamento sfrutta il passaggio di elettroni fra tre zone a diverso “drogaggio”: l’emettitore, da cui muovono gli elettroni, la base, che ne regola il passaggio a intermittenza, e il collettore, che li riceve. Mentre la valvola funziona con variazioni di elevate tensioni, il transistor lavora su variazioni di basse correnti. Il risultato, nel nostro campo di interesse, è quello di riprodurre il segnale in entrata, aumentandone il livello e quindi amplificandolo.

Schema transistor

Un’altra funzione possibile del transistor è quella di interruttore on/off, come accade ad esempio nei dispositivi digitali.

I transistor possono essere usati individualmente, come singoli componenti discreti, oppure essere inseriti in grande numero all'interno di un circuito integrato (IC o chip), condizione in cui più frequentemente li troviamo utilizzati nei circuiti di amplificatori ed effetti moderni.

Suono e distorsione nei solid state

Circuito interno

Se la distorsione valvolare è generalmente recepita come progressiva, dinamica, ricca di armoniche gradevoli e concentrata in gamma medio-bassa (relativamente alle frequenze emesse da una chitarra), la distorsione generata dagli amplificatori a transistor appare invece subitanea, dinamicamente livellata, “aspra” perché ricca di armoniche di ordinedispari e concentrata in gamma alta. In poche parole: nessuno cercherebbe da progetto una distorsione da transistor pura e semplice. Nell’amplificazione per la chitarra ciò che viene di buono dai transistor rispetto alle valvole si può riassumere in:

• grande economia di produzione del componente
• bassa generazione di calore
• ingombro e peso contenuti
• manutenzione più semplice e meno frequente (se il progetto è buono)
• minore consumo di corrente
• maggiore resistenza a impatti e vibrazioni
• assenza di trasformatori d’uscita per l’interfacciamento con l’altoparlante (in gran parte responsabili del suono delle valvole)
• trasformatori di alimentazione più piccoli ed economici.

Una caratteristica poco sottolineata, ma che rende ancora oggi gli amplificatori solid state desiderabili, è proprio la loro dinamica contenuta rispetto ai valvolari; questo li rende adatti per l’esercizio, le prove e l’uso in ambienti piccoli o casalinghi, anche quando sono di una certa potenza.

Le cose da accettare come contropartita negli amplificatori solid state sono:

• maggiore complessità di progettazione per l’ottenimento di buoni risultati audio
• suscettibilità a problemi elettrici e termici
• minor livello di volume a parità di potenza
• minore risposta dinamica
• clipping, ovvero intervento della distorsione, brusco, senza fase di overdrive o saturazione che dir si voglia. (Sia chiaro, questo avviene per l’orecchio umano e in assenza di stratagemmi circuitali, visto che effetti molto apprezzati come il famoso TubeScreamer vantano sonorità “valvolari” pur essendo a stato solido).

I FET

Un tipo di transistor molto efficiente è il Field Effect Transistor o FET (transistor a effetto di campo), caratterizzato dal collegamento dei due poli tramite un canale a sezione variabile in materiale semiconduttore drogato; più che “acceso/spento” il loro funzionamento ricorda quindi il passaggio regolato di “un flusso”. I FET più noti, ai nostri fini, sono i J-FET (Junction-FET) e i MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-FET). I MOS-FET sono molto apprezzati in campo audio per il loro clipping dolce e la sonorità simile a quella valvolare.

Dalle valvole ai transistor

All’epoca dei primi strumenti elettrificati e fino almeno ai primi Anni ‘60 la tecnologia prevalente per la fabbricazione di amplificatori – e di qualsiasi altro oggetto elettronico – prevedeva l’uso di valvole termoioniche. Vediamo a grandi passi la diffusione degli amplificatori a stato solido per chitarra elettrica.

• Anni ’50 - Inizia l’inarrestabile diffusione dei transistor nei circuiti analogici precedentemente a valvole e, tra questi, negli amplificatori.
• Anni ’60 - Boom delle piccole radio a transitor, ora alimentate a pila! Tra i primi amplificatori solid state per chitarra figurano quelli dell’italiana Davoli Krundaal, delle americane Kay, Kustom e Gibson, delle inglesi Burns, Vox e WEM. La Fender arriva nel 1966 con il suo Super Showman (progettato da Seth Lover, inventore del pickup humbucking). Parallelamente i transistor sono utilizzati per storici effetti a pedale come i fuzz. Dapprima sono al Germanio, che, per la sua instabilità, verrà sostituito dal Silicio, un semi-metallo economico e diffusissimo.
• Anni ’70 – Si compie la transizione al solid state, con i primi Marshall a transistor, i potenti Sunn e il Roland Jazz Chorus.
• Anni ’80 – Le valvole sembrano ormai destinate alla scomparsa. Tutti i grandi costruttori propongono anche modelli solid state, a volte arricchiti da sezioni effetti come distorsione, compressione e modulazione. I chitarristi cedono i loro amplificatori a valvole in favore dei nuovi solid state, più leggeri, gestibili ed economici.
• Anni ’90 - Dopo l’abbandono dei valvolari, i ripensamenti e la convivenza delle due tipologie di amplificatori anche in forma mista, la fama di alcuni chitarristi heavy rock e la dedizione di costruttori come Mesa/Boogie, Soldano, VHT e Rivera riporta in auge gli amplificatori valvolari. I solid state sembrano relegati alla fascia economica e amatoriale, ma in realtà continuano a essere usati dai chitarristi professionisti e semi-professionisti sui palchi di tutto il mondo.

Soundsation Cream 15-R: combo transistor 15 W

La sfida continua…

Gi sviluppi in campo informatico degli Anni ’90 e 2000 riserveranno tuttavia non poche clamorose sorprese, a testimonianza del traino che da sempre la tecnologia esercita sulla musica e sugli strumenti musicali. Sarà uno dei prossimi argomenti che tratteremo: gli amplificatori digitali.