THE VACCUUM TUBES GUIDE

Módulo do computador ENIAC, válvulas IBM

- Válvulas Eletrônicas - História :

Ao acender a primeira lâmpada elétrica em 1879, Thomas Alva Edison não imaginava que também estava fazendo nascer a técnica que proporcionaria a construção da primeira válvula de rádio. Sabemos que aquela primeira lâmpada consistia em um filamento de carvão colocado dentro de uma ampola de vidro, na qual era produzido o vácuo. Apesar do sucesso inicial, algo começou a preocupar o inventor. Depois de algumas horas ligada, a lâmpada apresentava um certo enegrecimento em sua ampola de vidro, reduzindo portanto a luminosidade.

Estudando o fenômeno, concluiu Edison que partículas de carvão se desprendiam do filamento em direção à ampola, causando seu enegrecimento. Em uma das tentativas de resolver o problema, colocou dentro da lâmpada e em paralelo com o filamento, um segundo elemento que consistia em um simples fio metálico. A intenção era que este novo elemento retivesse as partículas de carvão, evitando assim que atingissem a ampola.

Conectando este fio a uma tensão positiva, notava-se uma deflexão no galvanômetro conectado em série, indicando uma passagem de corrente entre este novo elemento e o filamento da lâmpada. Confirmou-se então a suposição de que o novo elemento solucionaria a questão do enegrecimento . Concluiu então Edison que a corrente que circulava entre o filamento e o fio metálico ( que hoje chamaríamos de placa) não circulava através do vácuo, mas sim através das partículas de carvão emitidas pelo filamento. Observou também que ao aplicar uma tensão negativa ao novo elemento, o galvanômetro nada indicava, concluindo pois que a corrente circulava em um único sentido. Embora não o tenha conseguido explicar convenientemente, batizou a nova descoberta como "EFEITO EDISON" , fato este levado a público em 1883. Em verdade sem o saber, Edison havia construído a primeira válvula termiônica. Outros pesquisadores haveriam de prosseguir os estudos sobre a descoberta de T. A. Edison, assim é que em1895, W. R. Preece, na Inglaterra estudou mais profundamente o fenômeno, chegando a conclusões bem mais concretas. Concluiu Preece que partículas carregadas de eletricidade negativa , eram emitidas pelo filamento e atraídas pelo segundo elemento carregado com eletricidade positiva e repelidas pelo mesmo, quando carregado negativamente (emissão de elétrons) . Apesar do estudo mais aprofundado, não ocorreu a Preece qualquer uso prático, resultante das conclusões a que chegou.

O assunto caiu no esquecimento e somente nove anos mais tarde, em 1904, outro pesquisador inglês," John Ambrose Flemming" daria prosseguimento e obteria o primeiro resultado prático. Ao contrário de Edison e Preece, que utilizaram como segundo elemento, apenas um fio metálico, ao professor Flemming ocorreu a idéia de envolver todo o filamento da lâmpada com uma placa metálica. Como resultado obteve correntes muito maiores circulando entre o filamento e a placa observando que também variavam de intensidade de acordo com o diâmetro da placa e a distancia desta em relação ao filamento. A primeira válvula "diodo" de uso prático estava criada, pois Flemming teve a feliz iniciativa de usá-la como detector de ondas radioelétricas.

Os detetores existentes na época como o "cohesor" de Branly , o detetor magnético de Marconi, o detetor eletrolítico de Ferrié e até mesmo os detetores de cristal de galena e outros, tinham pouca sensibilidade e proporcionavam resultados bastante precários. A válvula diodo de Flemming como detetora era de um desempenho sensivelmente superior, tornando possível a recepção a maior distancia para as emissões radiotelegráficas à "chispa" da época, para a mesma energia irradiada .

Alguns anos mais tarde, em 1907 seria anunciada ao mundo a mais importante conquista para as radiocomunicações de que se tem notícia até o advento do transistor: a válvula "triodo". A honra coube a um brilhante pesquisador norte americano chamado "Lee De Forest".

Estudava De Forest a experiência de Flemming, reproduzindo-a ao ar atmosférico pois não possuía meios para levá-la a efeito no "vácuo" como fizeram Edison, Preece e Flemming. Para tanto utilizava uma haste metálica ( cátodo) que era aquecida a gás, com um bico de Bunsen. Como a chama não podia ser interceptada, circundou a com uma tela metálica conectando-a a uma fonte de tensão positiva.

Ao efetuar as medições, os resultados obtidos embora menos evidentes, foram suficientes para comprovar os estudos de Flemming.Segundo relatos da época,De Forest acrescentava alguns sais ao cátodo, avaliando os resultados quando lhe ocorreu colocar uma segunda tela metálica (grade) entre a placa e o cátodo, para conter a chama que poderia estar influindo nos testes. Observou De Forest que conectando esta segunda tela (grade) a um potencial negativo, a corrente medida entre a haste (cátodo) e a tela externa (placa), era interrompida, porem quando ligada a um potencial positivo a corrente voltava a circular.

De Forest repetiu a experiência, desta vez no vácuo e pode então constatar que uma pequeníssima variação na tensão aplicada à tela intermediária (grade) se traduzia em uma grande variação da corrente de placa, concluindo e comprovando que a válvula não só detectava, como também amplificava os sinais aplicados à grade.

Assim nascia a primeira válvula de três elementos (triodo), batizada por De Forest com o nome de "AUDION" .

Outros pesquisadores dariam prosseguimento aos estudos de De Forest no aperfeiçoamento das válvulas, acrescentando outros elementos e melhorando a eficiência. Milhares de válvulas de diversos tipos e para variados fins foram fabricadas, tendo a produção começado a declinar nas ultimas décadas, sendo gradativamente substituídas pelos semicondutores. Atualmente o uso das válvulas está restrito a alguns serviços de radiodifusão, usos industriais, hospitalares, radioamadorístico, amplificadores de som e difusão de sinais via satélite.

- Tipos de válvulas comumente utilizados em áudio : Existem dois tipos de válvulas que são freqüentemente mais utilizados na produção de amplificadores de áudio sejam eles HI-FI, PAIA e de instrumentos musicais . São o triodo e pentodo, que são divididos em pré-amplificadoras e amplificadoras de potência;

� Pré Amplificadoras (variam de 1W até 3 W de potência): Triodo : recebe este nome por apresentar somente três componentes ativos na amplificação do sinal além dos filamentos, que tem a função de emitir elétrons que “carregam” o sinal de entrada pelo Katodo ( cathode), até sair amplificado pela placa, com alta impedância. EX : 12AX7/ ECC83 , 12AT7/ ECC81 , 12AY7/ ECC82, ECC85, ECC88 Representação eletrônica :

Usada no Datasheet Usada em esquemários

Pentodo : recebe este nome por apresentar cinco componentes ativos na amplificação do sinal além dos filamentos, são eles : katodo, placa, grade do katodo, grade screen e grade de entrada do sinal. pode ser ligada em duas maneiras ; - “Triodo” : onde a grade screen (GS) e a placa recebem a mesma voltagem de alimentação, as características dessa ligação é a amplificação mais linear, menor distorção harmônica, porém há uma perda razoável na potência. - Pentodo : forma mais utilizada, a grade screen recebe uma voltagem geralmente de 15% menor que a placa; EX : EF86 , 6SJ7

Usada em esquemários

Usada no Datasheet

Tradução : g1 – grade de entrada g2 – grade screen g3 – grade do katodo *** s – supressores a – anodo ou placa h – heaters ou filamentos *** na maioria da válvulas vem conectada internamente junto ao katodo ;

- Dissecando a válvula Dentre os diversos componentes que formam as válvulas iremos nos preocupar em conhecer os componentes ativos, que são responsáveis pelo funcionamento da válvula : - Filamentos : tem esse nome porque veio de uma melhoria dos filamentos utilizados

nas primeiras lâmpadas incandescentes, sua estrutura é um pequeno fio enrolado de forma espiralada, geralmente são de tungstênio. É a alma da válvula sem ele não seria possível seu funcionamento pois ele emite elétrons que passam por outros componentes como grades , katodo e placa , e levam o sinal polarizado até a placa efetuando a amplificação do sinal.

- Placa ou Anodo : parte da válvula onde possui maior atuação na amplificação do

sinal, devido a sua alta polarização, onde os elétrons são “atirados” dos filamentos e “absorvidos” por ela.

- Grade : malha metálica por onde o sinal a ser amplificado é injetado, e deve estar

sempre negativada, ou seja no uso comum das válvulas de triodo e pentodo deve haver um resistor que pode varia de 1M até 150K em relação ao terra do circuito chamado de pull-down resistor.

Representação dos componentes utilizados na fabricação de válvulas eletrônicas

- Grade Screen : presente somente nas válvulas de pentodo e tetrodo, é intermediaria entre a grade de sinal, grade do katodo, tem baixo fator de amplificação em relação a placa, sua função é reforçar a amplificação do sinal para que chegue a placa após o controle de ganho linear do katodo.

- Katodo e grade do katodo : são responsáveis pelo controle da linearidade go ganho

na amplificação, e controlam a entrada e o dreno de corrente e elétrons para manter a polarização interna da válvula

Nas válvulas pré-amplificadoras triodo, a voltagem de katodo pode variar de 0V até 3,5 V no uso comum, em casos de circuitos como caçadores de katodo e inversoras de fase ( em caso de amplificadores push-pull) variam de 45V até 120V, esses circuitos não trazem danos ao seu funcionamento desde que sejam respeitados alguns fatores. Nas válvulas de pentodo de pré como amplificadoras, a voltagem desse controle irá variar de acordo com o gráfico apresentado no datasheet da válvula, pelo gráfico de corrente por voltagem de placa . No caso de válvulas pentodo ligadas como triodo o controle de voltagem do katodo terá o mesmo tratamento mas o gráfico a ser analisado será o de triodo.

*** este controle recebe o nome de bias; Gráfico pentodo .

Gráfico ligação triodo

- Como trabalhar com válvulas para instrumentos; O uso para instrumentos não há muita diferença em relação ao uso para HI-FI, há algumas diferenças como no backsandall ou tone-stack, e no tratamento do circuito. - Cálculos mais utilizados : Como circuitos valvulados são lineares diferentemente de transistores e circuitos operacionais, o único calculo que irá ser utilizado é a lei de Ohm; V = R x I I = V / R Onde I é a corrente, V a voltagem e R a resistência; Também utilizaremos cálculos de resistores em serie e paralelo ; Série : Req = R1 + R2 + .... + Rx Paralelo : 1 = 1 + 1 Req R1 R2 - Algumas leis de segurança 1 – Nunca ligue o circuito sem alto falante 2 – O aparelho utiliza alta voltagens, nunca tente fazer uma medição com ele ligado 3 – Utilize aparelhos como filtro de linha para proteção contra choques e curto circuitos, afim de evitar fogo. 4 – Esteja sempre atento revise , use o teste de curto para procurar falhas. 5 – Respeite o funcionamento das válvulas nunca tente forçar elas afim de obter maior ganho. 6 – Nunca subdimensione a fonte do circuito

CIRCUITOS MAIS UTILIZADOS PARA INSTRUMENTOS : Existem dois circuitos mais utilizados para amplificadores os Single-End (SE) e o Push-Pull, durante os anos outros circuitos surgiram como o Totem_Pole, mas foram abandonados porque os resultados não eram tão satisfatórios como o Push-Pull. Single-End : o primeiro circuito a ser utilizado para microfone e alguns anos mais tarde para guitarra e gaita. Possui somente um estágio de ganho, sua potência pode variar de 5W até 15 Watts. Possui um bom desempenho e baixo custo, além de ter alta clareza e baixíssima distorção harmônica, uma de suas características são a fidelidade e boa quantidade de decibéis ultrapassando 15 dB, são chamados de classe A, por sua baixa THD; Push-Pull : surgiu na necessidade de maior potência e altos níveis de decibéis, utiliza dois estágios de saída conectados por um transformador comutado, o sinal a ser enviado deve passar por um circuito de inversão de fase, para potências baixas e médias como 15W e 18W não há necessidade de polarização negativa, dividem-se em dois grupos de circuitos a classe AB, AB1, e B Classe AB, intermediária entre a A e B, possui THD aceitáveis variando de 1 até 3% do sinal puro, são conhecidos como ultra-lineares, comumente utilizado em HI-FI e PAIA ; Classe AB1, seria uma variação da classe AB porém com menor linearidade e THD variando de 6 até 12%, são os mais indicados para instrumentos pois trabalham melhor com os harmônicos vindos gerados pela madeira e captadores magnéticos; Classe B, em relação as outras classes é o que tem uma maior perda harmônica porém apresentam maior potência de saída, sendo indicados para P.A’s.

ALIMENTAÇÃO DO CIRCUITO : A fonte do amplificador é composta de resistores , capacitores, diodos e transformadores, independente do modo que é retificado a voltagem alternada (AC) proveniente do transformador toda a fonte seguirá a topologia em pi;

Sempre deverá ser adicionado um resistor de 220K por 0,5W em paralelo com os capacitores afim de evitar que eles mantenham energia acumulada quando não abastecidos. -Transformadores : formado por núcleos de fios enrolados sobre um núcleo plástico de forma espiral, dividido em duas partes, primário e secundário, deve ser utilizado o transformador isolador como padrão de segurança, existem dois tipos utilizados para trabalhar com válvulas, os de potência e os de saída; Potência : são responsáveis por transformar a voltagem vinda da tomada seja ela 127V ou 227V para uma voltagem maior ou menor, podem ter dois tipos de enrolamento com center-tap ou sem center-tap ; Com Center-Tap (CT) : é o meio da bobina , nele o referencial é 0V, sempre estará conectado ao chassi e ao terra do circuito e ao terra vindo da rede elétrica;

exemplo de fonte em pi utilizada pela Fender

0V - AC

127V - AC

227V - AC 185V - AC

185V - AC

0V – AC - CT

Transformador com Center-Tap;

Retificação e filtro

primário secundário

Sem Center-Tap : não possui duas bobinas e sim uma somente onde é fornecido em uma das saídas a voltagem transformada e em outra o referencial 0V AC, o qual somente deverá ser conectado ao terra do circuito após a retificação em full diode bridge, ponte de diodo com 4 estágios ou retificação total. Saída : fazem o casamento da alta impedância vinda da placa da válvula com a baixa impedância proveniente dos alto-falantes, eles ao mesmo tempo que casam as impedâncias abastecem a placas da válvulas no caso do S.E ou as válvulas no sistema push-pull, deve sempre ter uma folga no projeto de 15 % tanto no valor da impedância de entrada quanto a sua potência nominal.

0V - AC

127V - AC

227V - AC

0V - AC

200V - AC

Retificação em ponte e filtros

Representação transformador sem CT

Transformador de saída para push-pull, seu “CT” é conectado na alta voltagem no primeiro estágio após a retificação

primário secundário

- Capacitores : existem dois tipos e podem ser feitos de diversos tipos de materiais,

porém sua utilização são sempre as mesmas. Os dois tipos são os polarizados ou eletrolíticos e os de desacoplamento ou sinal.

Polarizados / Eletrolíticos : são usados sempre em circuitos de fonte para filtragem e estabilização de voltagens, possuem duas polaridades a positiva e a negativa, a positiva recebe a corrente e a voltagem sempre após retificação onde é criado o referencial positivo ou + . O pólo negativo é conectado sempre ao terra ou pode ser conectado em corrente voltagem que tiver sido retificada inversamente criando a polarização negativa ou menos e o pólo positivo deverá estar conectado ao referência 0 V. Geralmente tem escrito no corpo o valor em micro-Faradays pela voltagem ex : 47uF / 450 V, e no seu invólucro plástico há indicação de qual pólo é o positivo e o negativo

Transformador de saída para single-end , a entrada da bobina é conectada na alta voltagem, logo após retificação no primeiro estágio de filtros;

Representação : Note que 90% dos circuitos terá indicado o pólo positivo e a capacitância, em alguns a voltagem. Desacoplamento / Sinal : diferentemente dos polarizados , estes não possuem polaridades, são responsáveis por desacoplar o sinal pré-amplificado por uma válvula de triodo ou pentodo, vindo da placa ou grade screen, fazendo com que após a o sinal passar nele no terminal de saída esteja presente somente o sinal senoidal ou sinal A.C. Outra de sua utilização é para corte de freqüências e divisor no uso de tone-stack com controles de grave, agudo e médio. Tem a sua capacitância indicada em nano-Faradays (nF) , pico-Faradays (pF).

Placa de fonte com capacitores polarizados

Pólo positivo Pólo Negativo

Representação : Diferente do polarizado só é representado por duas placas em Paralelo com o valor da capacitância em :22n ou 0,022uF. - Resistores : servem para controle de corrente e voltagem que ira para os estágio de amplificação no circuito. Seu funcionamento é interessante pois utilizam parte da voltagem e corrente e converte em calor que é dissipado. Seu valor é expresso em Ohms e varia de Ohms (comercialmente representado pela letra R), Kilo Ohms (K), M Ohms( M). Também variam de acordo com sua potência de dissipação no caso de valvulados os mais utilizados são 0,5 W, 1 W, 3W, 5W e em alguns casos 10 W. Onde são usados : 0,5 W – usado na maior parte do circuito desde a entrada do sinal, controle de katodo, alimentação da placa de triodos e pentodos no pré, circuitos de inversão de fase, tone-stack. Usado também em circuitos de fontes, quando criado polarização negativa ou seja menos bias ( - bias ) 1 W – usado quando especificado em fontes e placas ou katodos de válvulas de pré; 3W- circuitos de fontes, alimentação de grade screen e controle de catodos em válvulas de potência em SE, por segurança é mais conveniente utilizar resistores de 5 W.

Placa de circuito, note capacitores de desacoplamento de poliéster tipo axial Capacitor desacoplamento

5W e 10W – são utilizados em controle de katodo em válvulas de potência e em fonte quando está se utilizando voltagens maiores que 450V DC. Diodos – são componentes que conseguem transformar o sinal alternado em contínuo, ou seja passar de senoide para onda quadrada. Também são utilizados reversamente para criar retificações polarizadas negativamente, mais comum em menos bias. Iremos utilizar somente um tipo o 1N4007, facilmente encontrado e de baixo custo e alto desempenho.

Projetando Fonte de Alimentação É necessário levar em conta dois detalhes a voltagem de alimentação e a corrente, tanto para a placa como os filamentos. Porém há um detalhe que deve-se ficar atento, quando iremos projetar algum circuito ou montar algo que já foi projetado ao coletar dados para projetar o transformador, tanto nos datasheets como nos circuitos a voltagem é especificada em DC ou seja contínua, exceto para filamentos que trabalham com alternada, e há uma fator interessante o diodo quando retifica a voltagem AC ele aumenta a voltagem é como se multiplicasse a voltagem AC por um fator F. Esse fator tem valor nominal de 1,414, porém deve-se levar em conta as perdas no transformador ( podem ser eletromagnéticas ou indutivas ) e esse fator deve e será considerado de 1,304. Então se há necessidade de uma voltagem no ponto mais alto de 320V DC deverá dividi-lo por 1,304 e terá o valor na saída do transformador, já a corrente expressa em mili-amperes não sobre esse fenômeno. Dica : por melhor que seja fabricado o transformador deve levar em conta a rede elétrica que nunca é 100% estável, ela varia , além disso quando o circuito está em pleno funcionamento é comum ter uma queda na voltagem portanto aconselho a adicionar folgas no transformador tanto na voltagem como corrente em torno de 15% a 20% do valor nominal; Vnominal = 245,4 V Vreal= 245,4 * 16% + 245,4 = 284,6 V I nominal = 220mA I real = 0,220 * 16% + 0,220 = 255mA

Além de colocar folga no transformador de potência deve adicionar folgas no valor dos capacitores de fonte exemplo: se necessário capacitor para 350V pois irá usar 320V nominal, quando adicionados folga de 16% na fonte deve-se ter uma maior folga nos capacitores de fonte neste caso eles irão para 450V DC, pois há também outra consideração : a rede elétrica varia de 105V até 135 V AC, e essa variação passa pelo transformador se na saída dele era necessário 284,6 Volts essa voltagem irá subir, e após a retificação terá um aumento maior, para evitar curtos e que os capacitores estourem, a folga mínima a ser adicionada nos capacitores poderá ser de 25% no valor nominal RETIFICAÇÃO : Mostraremos as duas formas de retificar o sinal vindo do transformador; Transformador com Center-Tap : Transformador sem Center-Tap :

terra

diodo

AC DC

secundário

secundário

AC

AC

AC

DC

terra

TIPOS DE MONTAGENS MAIS UTILIZADAS EM VALVULADOS : Point- to – Point Verdadeiro : é o melhor tipo de montagem de construção de circuitos para valvulados, tem como benefícios fácil manutenção, modificação , menor chances de erros, e a capacitância parasita é quase nula beneficiando o som que terá menos ruído pois a cada estágio haverá uma barra de aterramento. Porém o tempo de desenvolvimento do layout é um pouco mais demorado e detalhado, devendo tomar cuidados para não cruzar fios de sinal com de alimentação. O custo e montagem é médio cada barra de ponto custa em média R$ 5,00. Foi muito utilizado na década de 50 e início de 60, após 63 foi trocado para point-to-point “falso”;

Ptp verdadeiro de 1950

PTP Verdadeiro – construção atual de 1998

Point-to-Point “Falso” : apesar de ser chamado de falso, ele é um aperfeiçoamento do PTP Verdadeiro, onde os componentes são fixados em uma placa e soldados em ilhas de soldagem, que são feitas de ilhoses de latão ou níquel, tem ótimos benefícios , a capacitância parasita é muito baixa, tem se boa facilidade para efetuar reparos e modificações, menor custo de montagem e desenvolvimento, menos chance de erros e de cruzar fios de sinal e alimentação.

PTP “falso” – Hiwatt 1980

PTP “falso” – Fender 1965

Placa de circuito impresso : muito utilizado atualmente, baixo custo de fabricação e planejamento de layout, que é feito com ajuda de softwares. Como construção é a mais problemática pois tem muita capacitância parasita, difícil manutenção e nunca poderá sofrer modificações;

Entendo esquemas e funcionamento de circuitos valvulados Iremos começar a entender o funcionamento dos amplificadores valvulados, e após isso iniciaremos nosso primeiro projeto. Circuito SE : Iremos utilizar um circuito simples do amplificador Fender Champ modelo 5e1, que baseado em simples amplificador da Gibson o GA-5; O sinal vindo da guitarra conectada ao J1 ou J2 entra e passa pelo resistor de 68K, note que se plugada no J1, o valor do resistor será de 34 K Ohms e ocasionará em maior ganho. Observe que há um resistor de pull-down de 1M na entrada do sinal afim de polarizar negativamente e evitar a amplificação de ruídos de 60Hz. Após o resistor e sinal entra na grade do primeiro triodo da válvula 12AX7 que possui um resistor de placa de 100K Ohms para diminuir a tensão que vem o último estágio de fonte, na placa a voltagem pode variar de 150V até 280 V , mais que isso forçará muito a válvula que poderá queimar com poucas horas de uso. Nesse ponto após o resistor, é conectado o capacitor de desacoplamento no valor de 0,02uF ou 22nF (comercialmente), e o sinal amplificado passa por um potenciômetro que controla a quantidade de sinal que entrará no próximo estágio.

Note que no pino 8 há um resisto de 1k5 em paralelo com um capacitor polarizado de 25uF / 25V, isto é comumente utilizado para obter um bom ganho no estágio de amplificação e ter um sinal limpo não sendo obrigatório o uso de capacitor nesse valor pode se usar desde 1uF até 2200uF, esse é o controle de katodo ou bias que deixará a voltagem lá entre 1,5V até 2V, lembre-se a voltagem pode variar no caso de maior voltagem maior ganho. O capacitor também influencia no corte de freqüências tendo o seguinte parâmetro quanto maior a capacitância maior presença de graves e médios. Após controle de Volume o sinal entre em ou outro estágio para reforçar a amplificação que vem do potenciômetro de 1Mega, nesse ponto não há necessidade de um resistor de pull-down para negativar a grade do segundo triodo, pois um dos terminais do potenciômetro está conectado ao terra, há circuitos de tone-stack que a saída do sinal se da por um dos potenciômetros em não há necessidade do resistor de pull-down. O Segundo estágio é similar ao primeiro mas sua função é reforçar a amplificação do primeiro, o funcionamento é igual tanto para a placa quanto o katodo, somente o tratamento do sinal que é diferente após desacoplar há um resistor de 220K que aterra atuando no controle de ganho de entrada e negativando a grade de entrada da válvula de potência. A válvula de potência utilizada é uma 6V6, é uma válvula de baixo ganho podendo fornecer em single-end uma potência máxima de 6W RMS, é uma válvula bem interessante pois é um pentodo e um tetrodo, pois não tem a grade do katodo. O sinal entra na grade e é amplificado, e sai pela placa que está alimentada pelo transformador de saída, neste ponto a voltagem é muito alta é a máxima da fonte em torno de 320V DC, o sinal sai pelo secundário do transformador sem voltagem DC nenhuma somente o sinal alternado puro com alto ganho e é translutado pelo alto falante. Note que no katodo desta válvula há um resistor de 470R, este resistor tem potência de 5 Watts, e está em paralelo com um capacitor de 25uF/25V, a voltagem no katodo é de 19V DC. A alimentação da grade screen pode ser retirada logo após o primeiro resistor de fonte para ser menor que a da placa, note que nesse circuito intencionalmente não é feito assim, porque a idéia do desenvolvedor aqui era obter médio ganho de amplificação. Note também que no secundário do transformador de saída há um resistor de 22K que encontra no katodo do segundo triodo, isto é chamado de feedback negativo, e tem a finalidade de linearizar o ganho do circuito, mas não é necessário sua montagem, há fabricantes que não utilizam o feedback. A fonte tem o formato de pi, porém ao invés de utilizar dois ou mais resistores foi colocado um indutor para diminuir ruídos vindo da rede elétrica , porém mesmo com baixa resistência ele é capaz de diminuir a voltagem após a retificação.

The SAG Circuit Antes de utilizar retificação solid state, ou seja diodos, era utilizado válvulas retificadoras ou válvulas diodos. Nessas válvulas acontecia o seguinte fato a onda do corrente era atrasada em 90 graus, em relação a onda da voltagem, e isso deixava o som mais “macio” e “molhado”. Na retificação via diodos, isso não ocorre, as duas ondas caminham em paralelo, e deixa o som na válvula mais seco. Após anos de testes conseguiram imitar esse efeito da válvula retificadora , e chamaram esse circuito de SAG. O circuito consiste em adicionar logo após a retificação um capacitor de 10nF (0,010uF) ou 47nF(0,047uF) por 1000V (1KV), um de seus terminais se conecta após os diodos e o outro ao terra do circuito, logo após isto somente basta adicionar os outros componentes de fonte.

diodo

AC DC

secundário

CT- terra

terra

47nF/1Kv

Sag Circuit utilizado no Marshall série JTM, capacitor de 47nF notado como 0.05 uF

Backsandall ou Tone-stack Surgiu com a necessidade de equalizar o sinal vindo da guitarra ou baixo e dar mais presença as freqüências de grave, médio e agudo. Existem diversos tipos de tone-stack mas iremos tratar de somente dois os de placa e da katodo. De placa : tem esse nome por que o sinal que será equalizado é retirado da placa da válvula, são mais comuns na maioria dos amplificadores. No início surgui um controle simples que somente variava do mais grave até o mais agudo com o tempo passou a se separar as bandas de freqüências criando assim os controles de grave, agudo e mais tarde o de médio. -Tone: possui somente um potenciômetro que varia de 500K até 1Mega, nele a variação da se do mais grave até o mais agudo e brilhante.

Circuto de tom da Gibson / Fender

Circuito de tonlidade da Marshall – série 18 watts

-Grave e agudo : foi uma das primeiras melhorias do sistema de equalização, nele há dois potenciômetros de valores iguais no padrão Fender , mas podem variar de acordo com o tipo da topologia da equalização e de cada fabricante e modelo.

Fender Backsandall – Vibro Champ

Matchless tone-stack

-Grave,médio e agudo : foi um aperfeiçoamento do grave e agudo foi adicionado um controle e um corte para freqüências na faixa de 800Hz-1,5KHz.

Tone-stack Matchless Chieftain

Tone-stack 3 vias do Fender Twin Reverb

De Katodo : iremos tratar agora dos circuitos de equalização que são retirados do katodo da válvula, para conseguir retirar o sinal é necessário utilizar um circuito chamado caçador de katodo. Caçador de Katodo (cathode-follower) - esse circuito foi criado inicialmente pelos engenheiros da Fender e utilizados nos amplificadores modelo Twin 5e8 e Bassman, e alguns anos mais tarde Jim Marshall, clonou o Bassman da Fender de assim surgui o primeiro amplificador Marshall o JTM45. Este circuito consiste em utilizar dois triodos de uma válvula onde o primeiro triodo, por onde o sinal entra, funciona como driver para o segundo triodo, o sinal sai da placa do primeiro triodo que tem uma voltagem de aproximadamente 150V e entra direto na grade do segundo, sem utilizar capacitor de desacoplamento. O segundo triodo é alimentado por alta voltagem proveniente do último ou penúltimo estágio da fonte, sua tensão é de aproximadamente 250V podendo variar até 280V DC, no seu katodo o resistor é de 100K Ohms tendo uma tensão de aproximadamente de 120V DC, e neste circuito não há utilização de capacitores nos controles de bias.

Circuito de equalização do Carvin Legacy – Steve Vai

Sua função inicial é diminuir a impedância de saída, porque o katodo tem menor impedância que a da placa que é 25K Ohms, já o katodo tem sua impedância de aproximadamente 5K Ohms, tem como características aumento do ganho do agudo.

Caçador de katodo usado no Marshall Bluesbraker 1966

Caçador de katodo utilizado pela Fender no Twin 5E8, note que os controles não estão interligados em forma de rede como em outros modelos o corte altera o valor em dB das freqüências.

VÁLVULAS UTILIZADAS EM AMPLIFICADORES Este é um leve guia de válvulas que são fabricadas atualmente, e que são utilizadas em vários tipos de circuitos de amplificadores. Pré amplificadoras :

CÓDIGO :

12AX7/ 7025 / ECC83

12AX7WB

12AT7/ECC81 12AU7

12AY7 / ECC82

EF86

TIPO : Duplo triodo Duplo triodo Duplo triodo Duplo triodo Pentodo

HEATERS

6,3 V / 300mA

6,3 V / 300mA

6,3 V / 300mA

6,3 V / 300mA

6,3 V / 200mA

PLACA :

300V max

300V max

330V max

300V max

300V max

M.U :

100

120

60

60

33

POTÊNCIA :

Max : 1,1 Watts

Max : 1,5 Watts

Max: 2,5 Watts

Max : 0,8 Watts

Max : 5 Watts

Amplificadoras de Potência :

CÓDIGO :

EL84/6BQ5

6V6

6L6

EL34

KT88/6550

TIPO DE LIGAÇÃO :

Triodo(T) ou Pentodo(P)

Triodo(T) ou Pentodo(P)

Triodo(T) ou Pentodo(P)

Triodo(T) ou Pentodo(P)

Tetrodo(T) ou Pentodo(P)

HEATERS

6,3V / 800mA

6,3V / 500mA

6,3 / 900mA

6,3V / 1,5 A

6,3V / 1,6 A

PLACA : SE e PP;

300V max 50,5 mA

305 max 35 mA

360V max 68mA

950V max 95mA

800 V max 230mA

M.U :

11.300

4.100

5.200

N.E

12.000

POTÊNCIA : SINGLE END :

T=2,5 W P= 4-7 W

T = 2,0 W P = 5,5 W

T= 6 W P= 14 W

T= 6 W P= 11W

T= 10W P= 19W

POTÊNCIA : PUSH-PULL 2 VALVULAS

P = 12-17 W

P = 10-14W

P= 47 W

P = 49W

P=60 –80W

Este é um pequeno datasheet das válvulas mais utilizadas, mas sempre deve se utilizar os datasheet do fabricante que forneça os gráficos para cálculo do ponto de bias.

PRIMEIRO PROJETO : Iremos começar o primeiro projeto, a construção de um amplificador single-end baseado no esquemário abaixo : Este um simples amplificador, poderemos utilizar outras válvulas na potência.

- Antes de iniciar a montagem é necessário planejar : 1. Os calculas dos transformadores de potência e de saída de acordo com as válvulas

que serão utilizadas. OBS : não será montado o loop de feedback negativo 2. Layout de montagem do circuito; Lista de Material a ser adquirida : 1- chassi metálico de alumino, ou aço inox ou aço #18 ; nas medidas aproximadas de : 25 cm( comprimento ) X 12 cm (profundidade ) X 5cm ( altura ) 2- Cabo de força para conectar na rede elétrica Resistores 0,5 Watt QTD VALOR 02 68 K 02 220K 02 1 Mega 03 100K 02 1k5** 02 2k7** 01 47R 01 15K Resistores 3Watts QTD VALOR 01 1K 01 10k 01 470 R ** 01 560 R ** ** Esses resistores variarão de acordo com o ponto de bias independente do tipo de válvula Capacitores Poliéster ou Cerâmico 400V DC QTD VALOR TIPO 01 22nF(0,022uF ) Poliéster 01 100nF (0,1uF) Poliéster 01 47nF(0,047uF) Poliéster 01 220pF /250pF Cerâmico

Capacitores Polarizados / Eletrolítico QTD VALOR VOLTAGEM TIPO 03 22uF 450V Axial / Radial 02 22uF 16V Axial

Potenciômetros 0,5 W Alpha ou CTS – modelo grande QTD VALOR CURVA 01 1Mega Logaritmo 02 250K Log / Linear 04 – Jacks J-10 mono com aleta 01- Transformador de potência 01 – Transformador de Saída 2- Chaves on/off tolerância de 220V – 10Amp 1 – Jewell indicador Fios diversos Placa para montagem pode ser barra de terminais ou placa com ilhoses 1- Alto falante de 8 polegadas ou 10 polegadas potência de 20 W 03 – Knobs a escolha 01 – Porta fusível pequeno 01- fusível de 0,3 A Pontos de Bias e Placas Válvula : 12AX7 Primeiro Triodo Segundo Triodo Katodo : de 1,5 V até 2V DC de 1,5 V DC até 2V DC Placa :de 180V até 220V DC de 180V até 220V DC Válvula de potência : Placa : máximo da fonte Katodo : irá variar conforme gráfico do datasheet Grade Screen : 10% menor que a placa;

Circuito Push-Pull a Inovação Foi desenvolvido para utilizar melhor o potencial das válvulas, conseguindo assim maior potência de amplificação e maior volume nos alto falantes. Basicamente são duas válvulas de saída que amplificam o sinal vindo do pré, suas placas estão conectadas por um único transformador que tem seu “center-tap” conectado no primeiro estágio da fonte. O sinal antes de ser enviado para as válvulas de potência precisa passar por um circuito de inversão de fases que envia dois sinais sendo um invertido em 90 graus em relação ao outro. - Inversor de Fase; Utiliza-se dois triodos de válvula ou uma válvula intera com preferir, nele o sinal entra por um dos triodos e por uma malha que faz a linearização do sinal e alimenta o outro triodo já com o sinal pré invertido em 60 graus. Existem dois tipos de circuitos, um simplesmente cascateia o sinal após desacopla-lo e retira o sina invertido em relação a placa pelo katodo que terá nesse ponto uma tensão de 50 a 65 V DC.

O outro circuito é comumente utilizado pela Marshall, Fender,Vox e outras empresas, nele o sinal passa por uma junção estrela que conecta a grade das duas válvulas e o katodo de ambas, fazendo uma espécie de loop com mix entre o sinal do katodo e da grade. Cada triodo tem fator de amplificação igual porém neste segundo circuito consegue obter um ganho maior que o do primeiro circuito que tem fator 1, nesse esquema o fator varia de acordo com o ganho do loop variando de 1,2 até 1,8 vezes o sinal que entra. Agora sim podemos entender o circuito push-pull, após o sinal passar pela válvula inversora de fase e desacoplar ele vai em direção a placa da válvula neste ponto há duas alternativas para negativar a grade da válvula. Para amplificadores de pequena potência, em torno de 12 a 18 Watts, basta adicionar um resistor de 220K em cada grade para o terra, e assim a placa estará negativada. Após passar pelo resistor de polarização negativa, o sinal ainda passa em um resistor de 1K5 que protege a grade de entrada da válvula. Nos circuitos de baixa potência usa-se unir os katodos das válvulas em um único ponto que vai para o resistor de bias. Já em amplificadores de maiores potências, acima de 25W, também utiliza-se os resistores de 220K mas ele não se conectam ao terra do circuito eles se conectam na polarização negativa (bias negativo) que varia de –10V até –54V , dependendo do tipo de válvula que se está utilizando.

Em ambos circuitos SE ou Push-Pull, a alimentação da grade screen (GS) é feita da mesma maneira.

Exemplo de polarização com –bias.

Efeito Reverb e Unidades de Reverb Foram criadas na década de 60, seu uso inicial era para órgãos como o Hammond para dar o efeito de ambiência , em alguns casos “echo”, seu uso foi bem adaptado para guitarra e microfone. Nos amplificadores de guitarra seu circuito não faz parte do circuito principal ele é considerado um loop, por onde o sinal vem após o primeiro ou segundo estágio e divide-se em dois sendo que uma parte vai para a válvula driver do reverb e o restante segue seu fluxo normalmente e são mixados em um ponto adiante.

Seu circuito é bastante simples, o sinal após ser dividido passa por um capacitor geralmente nos circuitos Fender o valor é 470pF, porém pode variar de fabricante para fabricante, esse capacitor filtra e deixa somente passar as altas freqüências , que são amplificadas por uma única válvula que tem seus dois triodos interligados entre si , tanto nas grades , placas e katodos. As placas são alimentadas por um transformador que tem a função de casar as impedâncias da placa e da entrada do tanque de reverb. A saída do tanque entre em um triodo que recupera o sinal que vem do reverb, o sinal desacopla por um capacitor de 3,3nF até 5,6nF, que tem como característica permitir a saída somente das freqüências acima de 1,2K Hz, após o capacitor o sinal passa pelo potenciômetro que controla a intensidade da reverberação e o sinal volta após o divisor, que está no circuito principal, e segue o caminho comum do amplificador. As unidades de reverb surgiram para suprir a necessidade do efeito reverb, em amplificadores que não tem o circuito de reverb, e são conectadas antes do amplificador como um pedal de efeito. Já na unidade de reverb, o circuito principal é do reverberador , o sinal puro que vem do instrumento é o loop e somente passa por um estágio para recuperar o sinal e mixar com o sinal reverberado.

SEGUNDO PROJETO - Livre Escolher e montar um amplificador push-pull de sua escolha levando em conta potência, bias negativo, potência dos transformadores e circuito de inversão de fase.

HAVE A FUNNY WITH TUBES AND GUITAR

APENDICE 1 - DICAS DE CONSTRUÇÃO Afim de melhorar a qualidade dos circuitos de amplificadores durante a década de 60, muitas industrias iniciaram estudos em parceria com laboratórios de áudio para determinar a melhor forma de montar o circuito e minimizar ruídos e interferências de campo magnético causados pelos transformadores e pala rádio freqüência dos transmissores. Algumas delas foram : Aterramento via estrela ( star ground ), consiste em ligar em um mesmo ponto o fios de referencial 0V vindos dos transformadores, da placa de circuito, dos jacks e do aterramento externo ( vindo da tomada ). Exemplos :

Outra alternativa utilizada foi o aterramento em barra, onde é colocado uma barra feita de fio de cobre soldada entre duas hastes e todos os fios terra são soldados nela, há a mesma qualidade e funcionalidade do aterramento em estrela. Em ambas as técnicas é sempre aconselhável soldar um fio sólido de cobre na parte traseira dos potenciômetros e conectá-lo ao aterramento do circuito para evitar capacitância e entradas de ruídos ao sinal .

Barra de aterramento

Terra vindo dos transformadores e da tomada

Aterramento do circuito

Potenciômetros e jacks

Linha de terra dos pots e jacks

Placa do circuito

Layout do chassi O layout de montagem dos componentes do chassi também influencia bastante na construção do amplificador, esse estudo será dividido em duas partes externo e interno. Layout Externo : O layout externo visa a melhor instalação de válvulas e transformadores, sendo que a melhor maneira de instalação é que os transformadores de potência e saída estejam com suas placas defasadas em 90° um do outro, e as válvulas e potência perto dos transformadores e as de pré mais distante o possível afim de evitar a entrada de ruídos no sinal.

chassi

Trafo saída

Trafo potência

Válvulas potência

Válvulas de pré

Trafo saída indutor

Trafo reverb Trafo potência

Outro layout que pode ser utilizado e é muito utilizado pela Hiwatt, consiste em colocar os dois transformadores nas extremidades do chassi e no centro dividir em duas linhas de válvulas sendo a mais externa as de potência e a mais interna as de pré.

chassi

Trafo potência

Trafo saída Válvulas de potência

Válvulas de pré

indutor

Válvulas potência indutor

Trafo saída

Hiwatt DR103

Frente do chassi

Frente do chassi

Em amplificadores Single-End a forma mais utilizada é a primeira descrita .

Gibson Valve Junior – SE 5W

Layout Interno : Iremos tratar da disposição das placas de circuito, potenciômetros, jacks, porta fusíveis e chaves do amplificador, todos estes componentes estão localizados na parte interna do chassi. As placas de circuito fonte e circuito de pré e potência devem estar defasadas em 90° entre elas afim de que o campo da de fonte não influencie na de circuito, a chave Liga/Desliga, Stand-By, e seletora de voltagem devem ficar sempre na mesma direção da de fonte que estará disposta na região que foi fixado o transformador de potência.

chassi vista interna Placa de fonte

Placa circuito

Válvulas saída

Válvulas de pré

Área de fonte

Placa de fonte Placa de circuito

Capacitores externos

Em algumas construções mais comum em amplificadores Fender, nas séries Princeton Reverb, Deluxe Reverb, Twin Reverb entre outros a placa de fonte fica na parte externa do chassi. Em muitos amplificadores a placa de fonte devido a construção utilizada está acoplada ou na mesma linha da placa de circuito, este tipo de construção desde que seja bem projetada não traz nenhum problema para o amplificador desde que as válvulas pré-amplificadoras fiquem com uma certa distância dos capacitores de fonte e estes deverão estar perto do local de instalação do transformador de potência.

Fender Vibroverb

Técnicas de Construção : Uma das técnicas mais utilizadas para a construção de amplificadores é a de camadas e fios onde os fios ficam suspensos no ar, essa técnica é mais utilizada quanto a voltagem alternada AC. Os fios de alimentação dos filamentos devem ser trançados e podem ser fixados de forma aérea quando ficam suspensos ou rebaixada quando passam rente ao chassi. Quando são ligados de forma suspensa os outros fios passaram rente ao chassi deixando um espaço preenchido pelo ar, se os filamentos estirem rente ao chassi os outros fios deverão ficar suspensos esse método é utilizado desde a década de 50, quando bem construído evita capacitância e efeito de borda além de capacitância parasita, ou seja terá um som mais limpo.

Construção com filamentos suspensos

Construção com filamentos rebaixados

Outra técnica que tem boa funcionalidade é trançar os fios de energia que vem da tomada quando entrarem dentro do chassi e vão se conectar no porta fusíveis, na chave liga/desliga e na chave seletora de voltagem, isto reduz consideravelmente o ruído vindo da rede elétrica e cancela o efeito de borda do fio. Também deve se trançar os fios vindo do secundário e primário do transformador de potência tanto os de alta voltagens quanto os de filamentos.

Construção com fio de AC trançados

Distância entre válvulas Quando for projetar o layout do chassi para efetuar a furação deve-se sempre deixar um espaçamento entre as válvulas esses espaçamento é medido do centro do soquete ( centro de furação) até o próximo soquete. Para as válvulas pré-amplificadoras do tipo nonais, ou seja 9 pinos (12AX7, 12AT7) deve se deixar no mínimo 5 cm de centro á centro, se for octal, ou seja 8 pinos( 6SJ7) deve deixar entre 8 e 10 cm de centro a centro, isto é necessário para ajudar a dissipação do calor e facilitar a troca e manutenção no pré. Já ás válvulas de potência por apresentarem maior aquecimento é necessário um espaçamento maior, no caso da EL84 (nonal) é necessário deixar uma distância de 10 cm de centro a centro, já a 6V6 e 6L6/ 5881 deve deixar um espaçamento de 12 cm, e para as EL34/ EL34EH deve deixar 15 cm de centro a centro. As medidas podem variar de acordo com o layout mas nunca deve ser menor que 10 cm de centro a centro para válvulas de potência.

Distância D

- Pedais Valvulados Na década de 80 mais precisamente por volta de 1978,79 , começaram a surgir os pedais para guitarra valvulados. Os primeiros eram pedais de overdrive que utilizavam duas vávulas, e com o tempo surgiram os híbridos que utilizavam uma válvula e circuitos solid-state ( transístores , circuitos integrados ) para completar a cadeia de saturação. Também surgiram os pedais valvulados de modulação sendo eles de tremolo / vibrato, os dois primeiros tipos de modulação que foram feitas no decorrer do avanço de equipamentos para áudio, logo após eles surgiram o chorus, phaser, flanger, etc. Após alguns anos de pesquisa e testes, cosegui chegar em uma simples ideia para ter a saturação de amplificador valvulado sem ter o problema de ter de utilizar alta voltagem. Este pedal funciona com 12V de placa para a válvula de duplo triodo 12AX7 ou ECC88, é necessário um pequeno regulador para fornecer 6V DC para os filamentos. Baseando –se que o katodo da válvula controla o ganho na amplficação o controle de ganho será feito por um potênciometro no primeiro estágio de bias, o sinal após desacoplar irá cascatear no próximo triodo gerando uma distorção harmonica devido a saturação na grade de entrada do segundo triodo. Pode utilizar como fonte uma fonte capaz de fornecer ao circuito de 09 – 12 V DC em 500mA.