Handmades

Olá pessoal,

Antes de mais nada, bom ano novo a todos!

Bom, estou atrasado com meus projetinhos e acho que dessa vez termino um amplificador completo. Eu havia montado aquele circuito com aquele transformador fuleiro que comprei no ML, me ajudou ao menos a aprender algumas coisas e a fazer umas trocas nos meus equipamentos. Depois daquilo comprei um Keithley 2015 onde vou poder testar o THD.

Vamos lá, achei esse circuito, comparei com outros e achei interessante pelo feedback no secundário do transformador. Segue o circuito:

O transformador que comprei a alguns meses é da Valvestate Rio, o qual não recomendo, além da comunicação ser péssima, o transformador veio com o primário aberto, só testei um mês depois que recebi e ao perguntar como poderia trocar, por email, ele insinuou que "só agora, um mês depois descobriu?". Ou seja, péssimo atendimento. Resolvi eu mesmo abrir e descobri que os fios do enrolamento primário não foram bem soldados nos fios de saída, eu mesmo arrumei. O ruim é que não dá pra fechar direito, e ficou com uma fita isolante a mostra.

Bom, vamos lá, o transformador que comprei é de 4/8K ohms no primário, secundário de 4 e 8 ohms. No circuito pede um transformador de 5Kohms. No meus testes a relação de espiras (viu xformer, aprendi  :D) é de 1062:1 para o secundário de 8 ohms e 1421:1 no secundários de 4 ohms. O transformador suporta 55mA no primário.

Bom, quero trocar o transformador do circuito por um de 8Kohms, já que eu só tenho um falante de 8 ohms.

No circuito indica uma tensão de placa no pentodo de 213v, como a corrente, pelo datasheet da válvula, é de 41mA por lei de ohm conseguimos então achar os 5Kohms do transformador primário. Se eu troco o transformador por um de 8K, para manter a corrente de 41mA, então teria que ter ali 328v, é isso que mudará no meu circuito? Meu B+ teria que ser de uns 350v (confesso não ter feito o cálculo)?

Se eu aumentar a tensão no meu B+, o que mais preciso ajustar no circuito?

E por último, podem me ajudar a entender esse sistema de feedback com o secundário do transformador de saída?

Olá Juloliveira

Você está fazendo confusão. Os 5K do transformador se referem a impedância, não a resistência do primário. Um transformador de saída desses vai ter uma resistência de primário da ordem de uns 100 Ohms a 500 Ohms no máximo. A queda de tensão DC no transformador será devido aos poucos Ohms de resistência e não aos vários Ks de impedância.

O processo para determinar a impedância de saída de um amplificador é bastante complexo e tedioso. Eu levo umas 3 a 4 horas para determinar uma coisa dessas. Não é algo que se faz com uma continha de lei de Ohm. O que posso dizer é que você não vai conseguir usar um transformador de 8K com a ECL82. Ele produzirá uma reta de carga muito abatida para o conjunto de curvas da válvula.

Abraços

Eduardo

Oi Juliano ! Estava sumido !

Estudar um esquema de valvulado é como resolver quebra-cabeças ou palavras cruzadas: a partir de alguns dados você vai descobrindo outras informações que não aparecem no desenho:

(http://s17.postimg.cc/wbyjyr2e7/ecl82_2.jpg)

No desenho tem alguns valores de tensão dos anodos e catodos tanto do triodo como no pentodo da ECL82. Eles é que ajudarão a descobrir o resto dos valores importantes.

A partir da tensão de 1,5V do catodo do triodo, descobrimos a corrente de repouso (de placa e de catodo) = 1,5V/(3300+100ohms)= 0,441mA.
Pelo resistor de 220k vai recair  220kx0,441mA = 97V que somados aos 120V de placa, resultam em 217V.  A mesma corrente passando pelo de 15kohms acrescenta mais 6,6V, o que daria 223,6V de HT ou B+ .  Guarde esse valor.
No catodo de pentodo temos 13V sobre um resistor de 390 ohms.  Isso resulta em corrente de catodo de 33,33mA  (13V/390). A corrente de catodo é a soma da corrente de placa (que passa pelo primário do transformador de saída) com a corrente de screen.  A corrente de screen é a diferença do HT para a tensão na grade2 de screen (223,6V - 213V) dividido por 1800 ohms = 5,89mA.  Logo por diferença descobrimos que a corrente de placa é 33,33mA - 5,89mA = 27,44mA.
Se entre HT e a placa do pentodo tem 10,6V e a corrente de repouso de placa é 27,44mA, descobrimos que a resistência do fio do enrolamento primário do transformador de saída é = 10,6V/27,44mA = 386 ohms (dentro da faixa citada pelo Eduardo).


O fato do primário ser de 5kohms, não interfere na corrente de repouso da placa. Aliás, os 5k são virtuais, eles só são vistos pela corrente alternada no primário e o valor é mero reflexo do que se colocou de carga no secundário.    
Um transformador de saída é um transformador abaixador de tensão do primário para o secundário e ao mesmo tempo aumentador de corrente do primário para o secundário. Um transformador de 5k:8 ohms tem relação de IMPEDÂNCIA de 5000:8 ou 625:1.  Essa relação de impedância é igual a uma relação de espiras (voltas enroladas) de raiz de 625 para 1. ou seja de 25:1 ESSA É A RELAÇÃO DE ESPIRAS. Ou seja o primário tem 25 vezes o número de espiras do secundário e consequentemente reduz 25 vezes a tensão alternada aplicada ao primário (e pode fazer com que o secundário possa fornecer até 25 vezes a corrente alternada disponível que passar pelo primário - num transformador ideal  sem perdas).
Da mesma forma, seu transformador de 8k:8 ohms tem relação de impedância de 8000:8 ou 1000:1, o que resulta em uma relação de espiras de 31,6:1,  ou seja seu transformador vai reduzir mais a tensão no secundário se aplicar a mesma tensão que no de 5k.  

Então, o seu raciocínio até faria sentido: se quiser usar um transformador com impedância de primário maior, a válvula precisaria variar mais a corrente de placa que passa pelo primário que multiplicada pela impedância do primário teria a tensão alternada maior para depois ser reduzida no secundário.
Ocorre que como o Eduardo explicou, não basta apenas aumentar a tensão de HT ou de placa do pentodo pra compensar o aumento da impedância do transformador. Uma porque a placa tem limites máximos de operação, segundo porque ela pode não conseguir fazer variar a corrente mais do que antes. Terceiro porque geralmente quando se projeta um estágio amplificador, se usa a melhor e mais otimizada opção, escolhida graficamente pelas curvas da válvula, de forma que às vezes não é possível fazer essa compensação quando a modificação é muito grande. Observe que a tensão na placa é de 213V e no catodo é 13V. Então o projetista usou um gráfico com curvas de 200V de placa (em relação ao catodo) com a mesma tensão de screen.

Sobre o feedback, se retira uma parte do sinal de saída para reinjetar de volta na entrada de forma a reduzir o ganho e melhorar a estabilidade do circuito, aumentando a resposta em frequência do amplificador.  O ganho fica fixo e é determinado pela relação de dois resistores. Estude sobre amplificadores operacionais com realimentação, que fica mais fácil de entender o mecanismo.

Julio, qual vai ser a aplicação desse amplificador?
E como é selecionado 4 ou 8K no primário desse transformador?

Caramba Eduardo, eu sei que projetar do zero não são apenas continhas, mas imaginei (ingenuamente) que apenas trocar o transformador de saída seria mais simples.

Pior que, acredite, no meu pedido inicial pedi um transformador para ECL82 com 5K no primário, mas o cara disse que eu estava errado, na troca de emails na época eu pensava em montar esse circuito:


Mas ele falou que o circuito estava errado, que era pra usar 8K ohms no primário, etc etc etc. Mais uma vez, não recomendo compra nesse VALVESTATE RIO, os caras são muito ruins.


Kem,

É um amplificador para áudio em geral, não será para guitarra. Inicialmente será meu amplificador de referência na bancada, por isso procuro um circuito mais linear possível. Quero baixa distorção.
Já essa questão dos 4 ou 8K, no secundário de 8 ohms se eu colocar um alto falante de 8 ohms será refletido no primário 8K ohms, se eu ligar um alto falante de 4 ohms fica com 4K ohms no primário. A relação de impedância testada foi de 1062:1


É xformer, trabalhando pra caramba, mas sempre estiver "read-only" aqui no fórum. E estive, quando sobrava um tempo, estudando na bancada.

Vou procurar ler sobre realimentação em oamp. Já até encomendei uns TL072 na Altana pra estudar.

Bom, me resta então usar o outro secundário do transformador, o que 4 ohms. A impedância refletida é de 1421:1, ou seja, ligando em 4 ohms o primário teria 5684 ohms. Essa diferença de 684 ohms traria muitos problemas ao circuito?

O que acharam desse circuito?

Abração

Na verdade quase todos os circuitos com a ECL82 são parecidos pois quem monta tenta usar os dados sugeridos pelos fabricantes.  Apenas que no primeiro circuito que você postou me parece meio estranho o valor de 13V no catodo do pentodo (muito baixo). Vejamos porque:

(http://s1.postimg.cc/lbcynyhnz/ecl82_2.jpg)

Observando a curva de transferência para 200V em Va e Vg2, com -13V de tensão na grade, teremos 55mA de corrente de placa, que é bem mais do que os 27mA calculados com 13V.  Provavelmente a tensão no catodo deva ser bem maior, assim como a corrente de placa.

Em outro esquema muito parecido, a tensão no catodo é de 17,5V usando o mesmo resistor de 390 ohms:
(http://s24.postimg.cc/z6qbryn85/v0049_012.jpg)

De onde vem o valor de 390 ohms para o resistor de catodo ? É que na datasheet vem um exemplo de aplicação:
(http://s15.postimg.cc/72k0ag80r/ecl82_3.jpg)
Se somarmos a corrente de placa com a de screen: 35mA + 7mA = 42mA de corrente de catodo.  Dividindo a tensão de grade Vg1 de 16V pelo valor da corrente de 42mA, obtemos 380 ohms.
Agora a boa noticia: observe que a carga nessa aplicação é de 5,6kohms !!!  Ou seja, seu transformador cabe direitinho nessa configuração !!

Pra ajudar, se um dia for traçar retas de carga:
(http://s14.postimg.cc/lvoozb9o1/ecl82.jpg)

Nessa aplicação, dá pra usar com o primário de 8k:
(http://s14.postimg.cc/3lex1qhf5/ecl82_4.jpg)

O Eduardo postou um tempo atras um esquema de amplificador HI-FI aqui no fórum. Acho que com uma busca rapida você encontra ele.
Mas esse esquema de ligar um falante de impedância diferente para ter uma outra impedancia no primario é gambiarra. Um transformador de saída com primário de 4K é feito de forma diferente (numero de espiras e espessura dos fios) que um de 8K.


Novamente isso é gambiarra, mas não entendi a conta.
Se você ligar um falante de 8 ohms na saída de 4 ohms, você vai ter refletido no primário 16K.

E novamente citando o Eduardo, ele colocou muitas informações sobre a ECL82 na Altana.
http://www.altanatubes.com.br/webstore/?c=160&t=Valvulas-pentodo-triodo-ECL82-PCL82-UCL82-XCL82-LCL82-e-equivalentes-historico-e-caracteristicas
Quase no final da pagina tem uma tabela com os modos de operação do pêntodo, sendo que na ultima coluna a carga usada é justamente 8K.

Nesse caso eu ligaria 4 ohms mesmo no secundário que tem uma relação de impedância de 1421:1. Aliás, esse secundário deveria ter uma relação de impedância de 2000:1, não? Pois o transformador é de 8K ohms. Mais uma detalhe dessa Valvestate pra se anotar.


No datasheet que eu tenho impresso não tinha uma aplicação com 8K. Mas pelo que o Eduardo falou, a reta de carga vai ficar com um angulo muito grande, certo?

A propósito, a resistência do primário do transformador tem 170 ohms.

Eu ainda tenho dificuldade em entender a reta de carga (não sou ruim em matemática, me falta prática com esses gráficos).
Vamos lá, o xformer me ajudou a uns tempos nuns gráficos e em nossa conversa eu entendi o seguinte:
A reta de carga está em função de Va/Rload. No caso da aplicação descrita no datasheet, 272v é o Va e o Rload é os 8K ohms do primário

Eu ainda não consegui entender como matematicamente traçar essa reta com essa função Ia=Va/Rload

A reta de carga é Va = Ia * Rload, certo?

Onde você pegou essa informação?

Eu testei, liguei 120v no primário e testei a tensão no secundário. Não estou com os números aqui mas deu uns 37,5:1. Por 37,5^4 achei a relação de impedância.

Nossa... ter que fazer isso num transformador novo (ou seja, confiança 0 no fabricante), e pior, encontrar um valor tão fora do esperado assim é dureza...

É, absurdo! Sem contar o acabamento, transformador com cola em excesso saindo. Bem ruim o serviço.

Acabei de conferir novamente os valores:

Secundário 4 ohms

Secundário 8 ohms

Juliano... o transformador sem carga nenhuma costuma apresentar uma tensão maior do que a calculada. Coloque uma carga pequena (um resistor de 33R 1W na saída de 4 ohms é o suficiente) e meça novamente. Falei besteira...  :-)

PS. Mesmo assim ta muito fora...

Lá vai com 28 ohms na gambi:

4 ohms

8 ohms

A gambi  :D

A reta de carga é descendente/decrescente a partir do zero, logo ela tem um ponto máximo no 0 do eixo x e vai sendo subtraída de um valor que depende do valor do eixo x.  O valor máximo é quando Ia = Vht/Zp (ou seja toda tensão recai sobre a carga) e valor mínimo (0A) quando Va = Vht  (ou seja toda tensão recai sobre a válvula).  Esses dois pontos definem como traçar graficamente a reta de carga.  A função Ia deveria ser   Ia = (Vht/Zp) - (Va/Zp).  Vht é a tensão fixa de alimentação, Va é a tensão variável sobre a placa da válvula, Ia é a corrente de placa ou anodo, Zp é a impedância do primário (carga).


Um transformador de saída não é como um transformador de força onde se compensa a perda resistiva com um pouco a mais nas espiras. O que vale no de saída é a relação de impedância e por consequência a relação de espiras, sem compensação. Portanto para descobrir ambas, precisa ser medido com o secundário em vazio (sem carga).

O nucleo não armazena um pouco de energia?

Sim, armazena na forma de campo magnético. Mas este campo vai ficar lá enquanto o aparelho estiver ligado. O transformador de saída não age como choque, onde há acumulo de energia enquanto os diodos conduzem e liberação quando cortam.

O que importa mesmo aqui é a relação de espiras.

Agora eu entendi!  ;D
Então pela aplicação cm Zp = 8000 e Vht = 272v teríamos um Ia (max) = 34mA, desse ponto iria descendo até o ponto xy(272, 0).

Visualizando então uma reta com um angulo muito alto.
Pelo gráfico de curvas que você postou (quem tem Vg²=200v), a reta ficaria em uma região que não é linear e isso é um problema, correto?

A resistência do enrolamento do transformador movimenta a reta de carga um pouco para a direita, se não me engano. Ela é somada no valor de Zp?

E abusando um pouco, como o projetista chega a um valor de catodo?

Valeu mais uma vez pela explicação, acho que dessa vez entendi definitivamente como traçar essa reta.

Quando traçamos a reta de carga, primeiramente ela é feita pra um transformador ideal, sem resistência de primário do fio. Por isso, o ideal é que no real, essa resistência não seja muito grande e muito menor do que a impedância refletida no primário (no seu caso 170 ohms contra 8k).

Depois, em SE, a primeira reta de carga traçada é como se o amplificador fosse classe B, com polarização (bias) no corte (válvula sem conduzir, corrente de anodo = 0 e toda tensão sobre a válvula e nada sobre a carga). Como polarizamos a válvula com uma corrente de repouso acima de 0mA, então a reta de carga desliza para cima, paralelamente à reta original. Como descobrimos a tensão de catodo (ou negativa de grade = tensão de bias) ? Simples: deslizamos a reta até que ela encoste na curva hipérbole de máxima potência de placa (no caso Wa = 7W), assim podemos aproveitar melhor. O ponto quiescente tem que ficar abaixo dessa curva.  Nos exemplos:
(http://s15.postimg.cc/jjnrkj12z/ecl82_5.jpg)

A primeira reta roxa representa Vht = 200V e Zp = 5000.  Ia máx = 40mA.  Rolando a reta pra cima, com mesma inclinação (paralela), a reta que encosta na hipérbole é mais ou menos onde tem Ia = 35mA (datasheet) no eixo X = 200V.  Essa vai ser a reta de carga nova. O que acontece é que sem sinal, se o primário tiver uma resistência bem baixa, a tensão na placa (anodo) é igual ao da fonte (200V) mas polarizamos ela pra que ela conduza 35mA de corrente de placa. Como ajustar isso ?  Observe que o ponto roxo também está na curva de -16V de Vg1  (ou Vk com auto polarização por resistor de catodo). Essa é a tensão que deveria ter na grade pra acontecer isso. Na polarização com bias fixo (aplicamos tensão negativa na grade, a reta pra sinais AC é a superior, quando tem sinal alternado na grade, a tensão vai ficar variando ao redor do ponto Va = 200 e Ia = 35mA da reta, pra esquerda e pra direita dela.
No caso de 272V e 8000 ohms de primário, eu tracei as retas em azul e achei uma corrente de anodo de 25mA, mas agora com tensão de bias de -18V. 

Muito legal. Ainda lerei umas 100 vezes novamente tua explicação para absorver bem (além das 100 vezes que eu já li)  :D

O Eduardo comentou "Ele produzirá uma reta de carga muito abatida para o conjunto de curvas da válvula". Então, qual será a diferença na operação e desempenho do amplificador ao utilizar esse ponto de operação com Zp=8000 Vht=272v?

Seria legal escrever um tutorial sobre como é calculado um estágio de saída, tanto SE quanto PP, para o pessoal do fórum ter uma noção da complexidade do processo.

Para responder rapidamente, a coisa é mais ou menos assim: note que na reta de carga de 8k o ponto quiescente Q está sobre a curva de -18V. A distância entre Q e a intersecção da reta de carga com a curva de -16V é visivelmente maior que a distância entre Q e a intersecção da reta com a curva de -20V. Isso significa que uma variação de +2V na grade da válvula produzirá uma mudança de corrente maior que uma variação de -2V proporcionaria. Isso significa distorção no áudio. O lado positivo será mais amplificado que o negativo. Na curva de 5K esse efeito é bem menos pronunciado, por isso haverá menos distorção.

O objetivo do projeto de um estágio de saída é encontrar uma reta de carga cujo ponto quiescente esteja abaixo da hipérbole de dissipação máxima e que produza intersecções o mais equidistantes possível com as curvas de grade.

No caso de amplificadores Push-pull, a situação fica mais trabalhosa pois é necessário considerar a condução da outra válvula, que não está contida nas curvas. Entretanto o raciocínio é o mesmo.

Abraços

Eduardo

CAPTEI!

Isso é a linearidade, vemos isso na curva de transferência que o xformer já me ensinou :D
Assim como um circuito onde o ponto quiescente na xCL82 de -14v seria mais linear ainda.

(http://i.imgur.com/6lp0Rhx.gif)

Certo?

Não, errado.  No de 8k, a curva não seria para tensão de placa e de screen de 200V, mas de 272V e 200V respectivamente. Ou seja, não há essa curva plotada no gráfico, então não tem como comparar a linearidade usando 8k em 272V e 5k em 200V (tem que ver no outro gráfico, como o Eduardo comentou).  E depois, com o rebatimento da reta de carga pra cima, na verdade seria em curvas com tensões bem mais altas, então nem pra de 5k está correto (isso só seria verdade se a carga fosse resistiva e não um primário de transformador).
Pra falar a verdade, eu tracei as retas, com o rebatimento da reta pra cima, mas isso não é a realidade. Com o primário do transformador como carga (reativa) ocorre o seguinte:
(http://s3.postimg.cc/lfar5o35f/reativa.jpg)

A carga reativa gera uma elipse e não uma reta (que só serve para carga resistiva), mas para simplificar, desenhamos a reta. É complicado né ?

 

Resumindo: Com essa carga de 8K a "margem" no sinal de entrada fica mais estreita, logo, o amplificador ficar mais sensível para distorcer. Correto?

@xformer, nunca tinha lido sobre a elipse em cargas reativas. Mas não achei complicado não... e entendi o motivo da carga em linha reta pra facilitar no projeto. Fica mais fácil projetar com a reta e corrigir detalhes com o projeto montado. Estou pensando em comprar aquele uTracer, acha um aparelho bacana pra se testar e ver as reais curvas das válvulas?

Abração!