Handmades

Olá a todos.

Aproveitando a quarentena a catalogação que estou fazendo dos componentes que tenho encontrei um transformador de saída Schatz feito para um projeto específico que estava montando para um amigo e que não foi pra frente depois que ele ligou alguma coisa errada e saiu fumaça de tudo!
Era um par de saída (2 válvulas em S.E.) e ao que tudo indica uma das válvulas entrou em curto e levou o transformador junto. O outro está bom.
É um transformador especificado para uma EL34 em S.E. (2k) com um tap Ultra-Linear e saídas para 4 e 8 ohms, 10W e 20Hz.

Achei também um par de válvulas 5881 que substituí em um outro amplificador pois uma delas já estava microfônica. Esta já deu o que tinha que dar, mas a outra parece que ainda tem um pouco de vida.

Tenho também um gabinete com chassi e um falante de 4Ohms 8" que um dia foi um combo line6.

Então me veio a ideia de montar um amplificador simples e pequeno, se possível aproveitando o máximo de coisas que já tenho.

Prototipei o circuito abaixo, baseado no Champ, em forma de pão e soa bem mas queria algumas sugestões.
(https://i.postimg.cc/jLfPpsLy/image.png) (https://postimg.cc/jLfPpsLy)

As tensões anotadas no esquemáticos foram medidas no circuito.
Não desenhei a fonte por não haver necessidade, mas é a fonte do Champ mudando-se o transformador (Schatz TF 55.B) e os resistores para chegar nestas tensões.

O Champ modificado no qual me baseei é este: https://www.tdpri.com/attachments/tweedle-dee-champ-jpg.456553/
Circuito originalmente postado no fórum ampgarage, mas coloquei o link de outra foto que está disponível de forma pública.

Seguem as dúvidas e os pontos onde gostaria de sugestões:
1. A tensão entre placa e catodo na saída é 288,5V, e a corrente no resistor de catodo é 45,7mA. A queda de tensão medida no resistor do screen é de 1V e equivale a uma corrente de 2,1mA. Nesta condição a potência sendo dissipada na placa é de aproximadamente 12,6W.
Sendo o transformador dimensionado para 10W, há algum risco de danificá-lo ou isso apenas significa que ele irá distorcer quando a potência do sinal de saída estiver próxima do máximo?

2. Para usar a 5881 na saída estou conectando um falante de 8Ohms no tap de 4Ohms.
Como nunca projetei um estágio S.E. antes segui o detalhamento feito em http://www.valvewizard.co.uk/se.html
Por coincidência o valor de resistor que calculei foi o mesmo utilizado no Champ (470 Ohms).
Alguém vê alguma inconsistência no projeto?

3. Alguma sugestão de como usar o falante de 4Ohms em vez de um de 8 sem precisar de um novo transformador?

4. O transformador de força está com bastante folga, mas era o que eu tinha na mão para viabilizar o teste. Se precisar de um novo transformador para a saída (#3) vou aproveitar para solicitar um de força adequado ao projeto também reduzindo espaço e peso.

5. Tenho disponível EL34, EL84 e essa 5881 para o estágio de saída. Como as outras eu utilizo em outros amplificadores, a 5881 foi a opção natural para um novo projeto.

Sei que as opções são muitas, mas o objetivo é mais a diversão e o aprendizado de montar algo novo para mim (S.E.)

Obrigado!

Seu transformador de saída é de 2000 ohms e não de 2000k.  Se você ligou uma carga de 8 ohms na tomada de 4 ohms, então o primário vai ficar com 4000 ohms de impedância. Isso por coincidência se ajusta a uma sugestão de projeto da 5881 (Tung Sol) para ligação em modo triodo (que é o que você fez, conforme o seu esquema):

(https://i.ibb.co/dbBLMB0/5881.jpg)

Veja que a potência de saída é menos de 2W, que é mais ou menos a potência que o transformador vai ter de suportar. Como ele é de 10W, tem sobra.

No seu caso, provavelmente a potência de saída é menor, pois você polarizou com uma corrente de catodo baixa (veja que na datasheet, as correntes são maiores).  

Duas sugestões: como está em modo triodo, poderia retirar o resistor de screen. E talvez pra conseguir mais potência seja melhor ligar em modo pentodo.

Obrigado pelas orientações xformer.

Corrigido no post original de 2000k para 2k.


Após ter desenhado algumas retas de carga na mão, passei a utilizar esta calculadora online: https://www.vtadiy.com/loadline-calculators/loadline-calculator/
Porém não havia me atentado que estava trabalhando com a válvula em modo triodo.  )>|

A potência de saída realmente estava bem baixa, mas isso e o fato de estar em modo triodo não são exatamente um problema. O objetivo é realmente o aprendizado então acredito que vou adicionar uma chave para comutar entre pentodo e triodo como já vi em alguns esquemas por aí.

https://www.tungsol.com/specs/5881-tung-sol.pdf
Pelo mesmo datasheet que colocou, se utilizá-la em modo pentodo seria possível alcançar em torno de 6W na saída com 250V na placa e uma carga de 2500Ohms ou 300V na placa e 4500Ohms.
Neste caso, utilizando o falante de 8Ohms na tomada de 8Ohms teria uma carga refletida de 2k, essa diferença (500Ohms) apesar de grande não me parece tão importante/relevante se não for trabalhar nos limites da válvula. É correto considerar isso?

Um detalhe importante: A 5881 é Sovtek, nunca achei um datasheet dessa válvula mas já vi muitas referências de que ela seria equivalente a uma 6L6GC. Isso procede?

Eu é que agradeço Mikhail, pelo link do site de simulações.

Atenção pessoal ! Guardem este link aqui:

https://www.vtadiy.com/loadline-calculators/loadline-calculator/

Isso é uma coisa valiosa e ajuda a entender e projetar os valvulados.


Nem precisa mais fazer as perguntas das suas dúvidas, se conseguir usar essa calculadora plotadora de gráficos, ela já responde a sua pergunta. Veja o que acontece se colocar os dados da datasheet e usar com o primário de 2k:

(https://i.ibb.co/q1zhQd3/5881-2k.jpg)

Ele funciona também. A potência de saída é estimada em 5,62W.  Com V+ de 250V, Vg1 em -13.73V, Vg2 de 250V, Iq de 75mA, e Vout de 300Vpp (150V de headroom).

(https://i.ibb.co/GQmNztp/5881-6l6.jpg)


Se fizer citação desta mensagem, retire as imagens de dentro da citação.

Bem bacana mesmo! Já salvei nos favoritos, agora basta aprender a mexer e a interpretar os dados >>(:. Mas já deu pra brincar um pouquinho.

Alterei o circuito para Pentodo, colocando uma combinação de resistores equivalente a 6.8k entre o 300V e o screen. Na medição o screen ficou em 270V.
Além disso coloquei mais um resistor de 470Ohms em paralelo ao que já existia no catodo, levando o bias para -15V.

Curiosamente isso não bate com a simulação nem para a 5881 nem para a 6L6, ainda não entendi o motivo.

De acordo com as minhas medições e contas a corrente no catodo está em cerca de 65mA (15V em um resistor de 232 Ohms, medidos).
Com esta corrente e com as tensões acima informadas o screen deveria estar em cerca de 240V para bater com o ponto de operação do simulador.

Mas de qualquer forma a dissipação na placa está dentro dos parâmetros da válvula  (18.5W, 300-15V e 65mA) e do screen também (1,125W).
A saída deve estar em torno dos 6W, o que já é mais do que suficiente, vou tentar medir mais tarde com uma dummy load e uma senoide na entrada para ter uma referência melhor.

Aproveitei para medir a temperatura da válvula e estava em torno de 170~180°C, o datasheet não diz nada sobre, mas não havia nada incandecente além dos filamentos e esta temperatura está bem abaixo da fusão de todos os materiais da válvula.

Obrigado pelas observações xformer.
Mais tarde vou testar com o falante de 4Ohms também para ver como fica o volume e a qualidade, a potência cairá pela metade mas ok.

Muito bom, esse site vtadiy.com ainda não conhecia, também vou precisar fazer um curso para aprender mexer com ele.

Para quem deseja mais calculadoras online, tem essas aqui:

https://thesubjectmatter.com/calcptcurrent.html
https://www.ampbooks.com/
https://play.google.com/store/apps/details?id=appinventor.ai_robinette77.TubeBiasCalculator
https://glassware-audio-design-software.software.informer.com/

Na minha opinião, para amplificador de guitarra, o timbre deve ser ajustado de ouvido mas respeitando as tolerâncias do componentes. Já usei calculadora determinar filtros, acoplamentos, bias, etc... mas os números diz uma coisa e o ouvido diz outra.

Esquema do circuito alterado:
(https://i.postimg.cc/grcQJMmN/image.png) (https://postimg.cc/grcQJMmN)

Medições utilizando uma senoide de 1kHz na entrada como referência. Potenciometro de volume no máximo, nível na entrada controlado pelo gerador de função (celular)
FFT da entrada.
(https://i.postimg.cc/2q6L3R9C/NewFile4.png) (https://postimg.cc/2q6L3R9C)

FFT da saída.
(https://i.postimg.cc/wtGymfnL/NewFile5.png) (https://postimg.cc/wtGymfnL)

O sinal na saída era sempre o mesmo, porém apresenta uma variação no Vpp apresentado na tela por pequenos "picos" que apareciam.

Interessante ver que logo antes de começar a distorcer a saída apresenta a mesma diferença entre fundamental (1kHz) e segunda harmônica (2kHz) que a entrada, 36dB.

A carga é uma resistência de chuveiro que apresenta 4.5Ohms quando desligada, como ela não chega a esquentar eu suponho que a variação seja muito pequena decorrente de possíveis indutâncias e capacitâncias pois ela é em formato de mola. Em altas potências ela chega inclusive a induzir oscilações no amplificador.

Fazendo as contas com o valor de pico na saída de 9V e a carga de 4.5Ohms temos aproximadamente 2.3W na saída.
Cerca de metade do calculado. Vou medir tensão na placa para ver se descubro algo.

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Já entendi onde estava o erro.
Eu estava medindo a tensão que supostamente seria da placa no B+, e não na placa de fato.

A tensão na placa é de cerca de 290V. Com este valor a simulação fica bem mais próxima (2.5W para 200Vpp de headroom)
A única coisa que não bateu foi o valor de tensão de bias da grade.

Hora de testar com o falante de 4Ohms e começar a planejar o layout do chassi.

Não considere que a simulação espelha o mundo real. O fato de os valores não baterem é normal.  O simulador não leva em conta as variâncias das válvulas, a resistência do enrolamento do transformador, etc. É apenas uma referência.

Se está preocupado com indutância parasita da resistência de chuveiro, basta desenrolar a espiral e pegar o fio de nicromo e prendê-lo em zig-zag numa base não condutiva (por exemplo uma madeira com pregos para sustentar o fio). O fio de nicromo também varia pouco a resistência com o calor.

Lembre-se também que a corrente de placa é diferente da corrente de catodo (que soma a de placa com a de screen).

Por fim, eu considero 2kHz como segundo harmônico da fundamental de 1kHz (que seria o primeiro harmônico).  Fazendo assim, mantem coerência com a nomenclatura de harmônicos pares (2kHz, 4kHz, 6kHz, etc) e ímpares (3kHz, 5kHz, 7kHz, etc).  Mas também já vi muita gente considerar a frequência dobrada como primeiro harmônico. 

Sim.

A primeira harmônica é a fundamental. A segunda harmônica tem o dobro da frequência da fundamental, a terceira o triplo e assim por diante.

Nunca vi alguém se referir a uma distorção de primeira harmônica levando em consideração a componente com o dobro de frequência.

Corrigido!
Realmente é a segunda harmônica a qual estava me referindo.

uma questão interessante é que a maioria dos testes eu estava fazendo com uma válvula de 9 pinos que é mais fina do que as demais que tenho aqui, na caixa dela diz 12AX7WA mas o ganho dela é claramente inferior a uma meia dúzia de 12AX7 que tenho aqui.
Com ela o amplificador fica naturalmente com volumes um pouco mais baixos para o mesmo sinal na entrada e posição do potenciômetro de volume porém sempre bem limpo. Trocando por uma 12AX7 "comum" o volume subiu consideravelmente e consegui chegar na distorção muito antes.

A 12AX7WA é basicamente uma 6N2P com filamentos iguais às da 12AX7.

A 6N2P tem um pouco menos ganho que a 12AX7 e, dependendo de onde você comprar, é muito mais barata. Mas os filamentos possuem ligações diferentes, então não são compatíveis pino a pino. Enquanto na 12AX7 você pode ligá-los em série em 12,6V usando os pinos 4 e 5 ou em paralelo em 6,3V usando os pinos 4+5 e 9, na 6N2P a única ligação possível é em paralelo em 6,3V e usando os pinos 4 e 5. Eu uso bastante as 6N2P, principalmente pelo preço :D.

Obrigado pela informação Marcão. Não conheço uma variedade muito grande de válvulas e é sempre bom aprender!

Concluí a migração do amplificador para o combo.
Não tive muita opção de posicionamento dos transformadores e válvulas pois os transformadores são bem grandes e se não ficassem nas pontas bateriam no falante, mas não tive problemas com ruídos em decorrência disso.
Acabei fazendo um furo errado para a válvula de saída e ela ficou bem na posição do falante também  >>(: então fiz um novo furo onde já tinha deixado um piloto para caso decidisse colocar uma válvula a mais no pré.

Para quem quiser ver aqui tem algumas fotos de como estava desde a forma de pão até o combo concluído:
https://photos.app.goo.gl/k9QeuESzh3n9adGF6

Achei curioso que a base do chassi era angulada, mas ainda assim todos os componentes ficaram dentro do gabinete.

Desta vez cuidei bastante com os fios dos filamentos para que ficassem o mais rente possível ao chassi e longe de tudo e o resultado final foi muito bom.
Nas fotos é possível ver um volume grande de fios, são do transformador de força que não quis cortar pois pretendo trocá-lo quando fizer minha próxima compra de transformadores.

Tive apenas um problema ao realizar testes com altos volumes (+- acima de 3/4) aparecia uma grande oscilação de baixa frequência que causava um efeito similar a um tremolo, o volume oscilava entre 0 e o máximo.
Procurei com o osciloscópio, de trás para frente, até encontrar o primeiro ponto onde estava aparecendo essa oscilação e era no catodo do primeiro estágio.
Fui olhar a fonte e vi que lá estava a mesma oscilação, e quanto mais corrente o estágio de saída consumia maior era a oscilação.
Resolvi o problema adicionando um capacitor a mais na fonte em paralelo com aquele que já servia ao estágio de saída.

Estou bastante satisfeito com o resultado.
Acredito que este amplificador seja capaz até de aguentar tocar junto com algum baterista que tenha a mão mais leve.

Obrigado mais uma vez xformer e os demais pelas contribuições, consegui aprender um pouco mais e em especial sobre S.E.


Agora é só fazer um faceplate pois por uma grande coincidência o lado + dos capacitores da fonte está logo atrás do maior furo que há no painel!   :-)