Le classi dell’amplificazione: calore e misura

Fra la puntina che percorre un solco, o il convertitore che decifra una sequenza di campioni, e la membrana di un altoparlante esiste un intermediario che l’ascoltatore raramente nomina: l’amplificatore. Il suo compito appare modesto, portare un segnale di pochi volt alla potenza necessaria per muovere l’aria di una stanza, eppure su questa operazione si gioca una partita di sottrazioni. L’ideale di ogni progettista resta la formula che la tradizione anglosassone attribuisce, con qualche incertezza filologica, a Peter Walker della Quad: un filo diritto con guadagno, un conduttore che ingrandisca senza aggiungere né togliere nulla. Nessun circuito vi si avvicina senza pagare un prezzo, e la storia delle cosiddette classi di amplificazione è in fondo il registro contabile di questi prezzi: calore contro fedeltà, peso contro precisione, efficienza contro linearità.

Per chi ascolta musica classica la questione possiede un rilievo particolare. Un quartetto d’archi o una sinfonia di Bruckner non conoscono la compressione dinamica della produzione commerciale: vivono di pianissimi prolungati e di tutti improvvisi, di timbri acustici che l’orecchio conosce per esperienza diretta e che dunque tollera assai poco di ritrovare alterati. In Amplificare la musica abbiamo indicato che cosa chiedere a un amplificatore per questo repertorio: controllo, fedeltà timbrica, ampiezza dinamica. Qui lo sguardo scende all’interno del telaio, alla logica dei circuiti che quelle qualità promettono.

Un alfabeto nato con la valvola

Le lettere che designano le classi risalgono all’epoca delle valvole termoioniche, discendenti del triodo che Lee de Forest brevettò nel 1906 con il nome di Audion. Il criterio originario era temporale: la classe indica per quale frazione del ciclo di un segnale il dispositivo attivo conduce corrente, grandezza che gli ingegneri chiamano angolo di conduzione. In classe A il dispositivo conduce per tutti i 360 gradi del ciclo; in classe B per la metà, 180 gradi; la classe AB occupa la terra di mezzo; la classe C conduce per meno di metà ciclo e trova impiego nei trasmettitori a radiofrequenza, dove un circuito accordato ricostruisce la forma d’onda che l’amplificatore ha lasciato incompleta. Nell’audio la classe C non ha cittadinanza, e lo stesso vale per le classi E e F, anch’esse confinate alla radiofrequenza.

Si tratta dunque, all’origine, di una tassonomia dell’attenzione: il dispositivo in classe A veglia senza interruzione, quello in classe B lavora a turni. Le lettere successive hanno smarrito questa coerenza e sono diventate qualcosa di diverso, talvolta un semplice ordine alfabetico, talvolta un marchio commerciale.

La classe A e l’equivoco del calore

Nella classe A i dispositivi di uscita restano sempre attraversati da una corrente di riposo, anche in assenza di musica. Il segnale ne modula l’intensità senza mai spegnerli, e per questo manca del tutto la distorsione che nasce dal passaggio di consegne fra due dispositivi. Il prezzo è termodinamico: il rendimento teorico massimo si ferma al 25 per cento nella configurazione più semplice e al 50 per cento con accoppiamento a trasformatore o in controfase, mentre le realizzazioni commerciali restano di norma sotto il 30 per cento. Accanto al finale A-300 già segnalato in queste pagine, un integrato della stessa casa come l’Accuphase E-700, che eroga 35 watt per canale su 8 ohm in pura classe A con quattro MOSFET in controfase per canale, assorbe dalla rete circa 178 watt anche nel silenzio fra un movimento e l’altro.

Da questa dissipazione nasce un equivoco lessicale di una certa eleganza. Il calore che le alette di raffreddamento disperdono nella stanza è diventato, per metonimia, l’aggettivo con cui la letteratura audiofila descrive il suono della classe A: caldo. La fisica e l’estetica condividono la parola senza condividere il concetto, e il calore misurato in watt dissipati finisce per garantire, nell’immaginario dell’appassionato, un calore di altra natura, timbrico e quasi affettivo. Si potrebbe parlare di una termofilia dell’ascolto, che trova nelle valvole il proprio oggetto più devoto.

La storia conferma l’ascendenza. Nel maggio del 1947 la rivista britannica Wireless World pubblicò il progetto di D. T. N. Williamson, ingegnere scozzese: un amplificatore a quattro stadi con finali a triodo in controfase, classe A, la cui distorsione dello 0,1 per cento divenne per un decennio il criterio stesso dell’alta fedeltà. Williamson non fondò alcuna azienda e lasciò il circuito a disposizione di chiunque, e centinaia di migliaia di dilettanti lo costruirono. Nel dicembre dello stesso anno i laboratori Bell realizzavano il primo transistor: la tecnologia destinata a soppiantare la valvola nasceva nell’anno in cui la valvola raggiungeva la propria forma classica.

Il passaggio per lo zero

La classe B divide il lavoro: un dispositivo amplifica la semionda positiva, un altro quella negativa. Il rendimento teorico sale a circa il 78 per cento, ma nel punto in cui un dispositivo cede il testimone all’altro, cioè quando il segnale attraversa lo zero, compare un’increspatura che i tecnici chiamano distorsione di crossover. Il difetto possiede una perfidia specifica: pesa in misura relativa tanto più grave quanto più il segnale è debole, perché ai bassi livelli la zona di transizione occupa una porzione maggiore della forma d’onda.

Per la musica da camera e per il grande repertorio sinfonico la conseguenza è tutt’altro che marginale. Il territorio che la distorsione di crossover colpisce è quello del sussurro: l’esordio di un quartetto tardo di Beethoven, i pianissimi estremi dell’ultimo Luigi Nono, le distese rarefatte di Morton Feldman, dove l’udito si è abituato a distinguere variazioni minime. Un difetto che resta inudibile in un brano rock compresso può farsi presente proprio là dove il repertorio classico chiede all’impianto la massima discrezione.

La classe AB nasce per rimediare: una piccola corrente di polarizzazione mantiene entrambi i dispositivi in conduzione attorno allo zero, così che la transizione avvenga in modo graduale. Il compromesso ha avuto successo, e la gran parte degli amplificatori hi-fi a transistor degli ultimi cinquant’anni appartiene a questa famiglia. Attorno al punto critico si è poi concentrato l’ingegno di più generazioni. Nel 1975 Walker presentò con il Quad 405 il principio del current dumping, nel quale un piccolo amplificatore in classe A corregge l’operato di robusti dispositivi in classe B incaricati di fornire la corrente. Trent’anni più tardi Douglas Self, autore del manuale di riferimento sulla progettazione degli amplificatori di potenza, ideò la classe XD, protetta da brevetto britannico e adottata da Cambridge Audio a partire dall’integrato 840A del 2006: un sottosistema inietta una corrente che sposta il punto di crossover lontano dallo zero, verso livelli di uscita più alti dove il segnale transita meno spesso. Il difetto non viene eliminato, viene trasferito in una regione meno frequentata, soluzione che ha qualcosa della diplomazia. La stessa casa ha poi introdotto con la serie Edge, nel 2018, la classe XA, un’architettura AB con una tensione di polarizzazione aggiuntiva destinata allo stesso scopo; l’integrato Edge A eroga 100 watt su 8 ohm e 200 su 4.

L’economia del picco: classi G e H

La musica orchestrale presenta un profilo energetico singolare: lunghi tratti a livello contenuto, interrotti da picchi brevi e violenti. Il rapporto fra il valore di picco e il valore medio, che i tecnici chiamano fattore di cresta, è alto nel repertorio sinfonico e ancora più alto nelle registrazioni che rispettano la dinamica naturale. Un amplificatore convenzionale deve disporre in permanenza della tensione necessaria al fortissimo, e per la gran parte del tempo la trasforma in calore.

Le classi G e H partono da questa osservazione. La classe G dispone di più tensioni di alimentazione e passa a quella superiore soltanto quando il segnale lo richiede; la classe H regola la tensione in modo continuo, a inseguimento del segnale. L’immagine che ne risulta ricorda il cantante che dosa l’aria sulla lunghezza della frase. La nomenclatura, però, è tutt’altro che stabile: Hitachi, cui si attribuisce la prima realizzazione di serie con il Dynaharmony HMA-8300 del 1977, parlò di classe G per un circuito che secondo alcuni analisti corrisponde piuttosto alla definizione di classe H, e la confusione fra le due sigle persiste nella letteratura tecnica. Oggi queste architetture abitano soprattutto il mondo della sonorizzazione professionale e degli impianti multicanale: un amplificatore da installazione come il Klipsch KDA-1000 dichiara 1000 watt in classe G/H distribuiti su quattro canali, destinati alle linee a 70 e 100 volt di negozi e spazi pubblici.

La classe D, che digitale non è

Il malinteso più diffuso riguarda la classe D. La lettera non sta per digitale: segue semplicemente la C nell’alfabeto. Un amplificatore in classe D usa i transistor come interruttori, accesi o spenti, e codifica il segnale audio nella durata di impulsi ad alta frequenza, secondo la tecnica detta modulazione a larghezza d’impulso; un filtro all’uscita restituisce poi all’altoparlante la forma d’onda musicale. Il funzionamento resta analogico, anche quando l’apparecchio accetta ingressi numerici. Poiché un interruttore ideale non dissipa energia né quando è aperto né quando è chiuso, il rendimento teorico tende al cento per cento e quello reale supera spesso il novanta.

La vicenda storica è istruttiva e non priva di comicità. Negli anni Cinquanta Alec Reeves, già inventore della modulazione a impulsi codificati per la telefonia, applicò quei principi all’amplificazione. Il primo prodotto commerciale fu un kit, il Sinclair X-10 del 1964, pubblicizzato per 10 watt e capace in realtà di erogarne poco più di due, con un corredo di interferenze radio che ne compromise la reputazione. Servirono i MOSFET di potenza perché la tecnica diventasse praticabile: Sony presentò nel 1978 il TA-N88, e nel 1999 Bang & Olufsen lanciò la tecnologia ICEpower, poi fornita come modulo a numerosi costruttori. Un capitolo a sé spetta a Tripath, azienda della Silicon Valley che registrò come marchio la dicitura Class T per circuiti che rimanevano, a rigore, in classe D: il suo integrato TA2020 costava pochi dollari, entrò nell’albo dei microchip storici della rivista IEEE Spectrum e veniva presentato alle fiere con la canzone d’amore di Titanic. L’azienda fallì nel 2007, quasi a confermare la pertinenza della colonna sonora.

Oggi la classe D equipaggia tanto i diffusori portatili quanto i finali da migliaia di watt, e nelle realizzazioni più accurate ha perso buona parte della diffidenza che la circondava fra gli ascoltatori di musica acustica. Quel pregiudizio derivava in parte proprio dalla lettera, letta come una promessa di freddezza numerica: un caso in cui l’alfabeto ha prodotto un’estetica.

Ibridi, sigle e l’enciclopedia cinese

Esaurita la logica dell’angolo di conduzione, l’alfabeto delle classi si è trasformato in un campo di nomenclatura commerciale. Fra le architetture ibride la più meditata è quella dell’azienda parigina Devialet, fondata nel 2007 da Pierre-Emmanuel Calmel e Mathias Moronvalle, che nel 2010 presentò il D-Premier con la tecnologia brevettata ADH, Analog Digital Hybrid. Il principio merita attenzione perché diverge dalla consuetudine: un piccolo amplificatore in classe A, collegato direttamente all’altoparlante, determina la tensione di uscita, mentre più stadi in classe D lavorano in parallelo per fornire la corrente. La disposizione in parallelo la distingue dalla più comune catena in serie, nella quale un preamplificatore in classe A o a valvole precede un finale di altra classe.

Altrove la sigla precede la sostanza. Il marchio coreano HiFi Rose commercializza l’integrato RA280 come esempio di Class AD, ma le misure pubblicate da Stereophile e l’analisi di Hi-Fi News concordano nel riconoscervi uno stadio d’uscita in classe D, affinato con transistor al nitruro di gallio. La proliferazione di lettere, XD, XA, AD, T, ricorda la classificazione degli animali che Borges attribuisce a un’enciclopedia cinese nell’Idioma analitico di John Wilkins, dove le bestie si dividono in appartenenti all’imperatore, imbalsamate, ammaestrate e disegnate con un pennello finissimo di pelo di cammello. Le classi di amplificazione non sono ancora giunte a tanto, ma la coerenza del criterio iniziale si è perduta: alcune lettere descrivono un funzionamento, altre un brevetto, altre ancora un ufficio marketing.

L’aura e la discrezione

Nel 1973 Harry Pearson fondò negli Stati Uniti la rivista The Absolute Sound, il cui titolo designava il riferimento ultimo dell’alta fedeltà: il suono degli strumenti acustici non amplificati in uno spazio reale. La definizione fa della sala da concerto il metro di ogni impianto domestico, affida alla musica classica, suo malgrado, il ruolo di campione metrologico e presuppone quell’educazione dell’orecchio di cui si è detto in Prima della potenza. L’amplificatore, in questa prospettiva, può aspirare soltanto a una virtù negativa, quella di non aggiungere nulla.

Anche nel caso di una riproduzione altamente perfezionata, manca un elemento: l’hic et nunc dell’opera d’arte – la sua esistenza unica e irripetibile nel luogo in cui si trova.

Walter Benjamin, L’opera d’arte nell’epoca della sua riproducibilità tecnica, 1936