Opções semicondutoras para indutores

[Matec]

Olá pessoal!

Uma informação.

Este post faz parte de outro tópico que se chama Conversa Amigável sobre Núcleos de Transformadores, e era uma justificativa sobre os motivos que eu tinha para iniciar aquele tópico.
Porém as conversas a partir deste post para frente tomaram outro rumo, e então este tópico acabou sendo criado, o que me pegou de surpresa. Por sorte eu também tenho muitos projetos nesse sentido, de forma que eu vou tentar dar algumas idéias aqui também, caso alguém esteja interessado nisso.
Obrigado!
Boa leitura.
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Talvez alguém questione o motivo por que o Matec criou este tópico, e qual seria a vantagem de saber mais sobre núcleos de transformadores.
Não é básico saber que os transformadores são da maneira que são e que funcionam?

Primeiro que saber só o básico limita um pouco nossas possibilidades, segundo que conhecendo mais podemos trabalhar com mais segurança, e criar soluções que podem resolver pequenos e grandes problemas.

Deixe-me mostrar de forma prática:

Existem componentes que alguns conhecem por bobinas, e que em eletrônica nós chamamos genericamente de indutores. São simplesmente um fio condutor de eletricidade enrolado de modo a formar uma bobina. Dependendo do valor da indutância que precisamos, podemos colocar um núcleo de material magnético o que vai aumentar de maneira expressiva o valor da indutância sem ter que mexer na bobina em si.
 
Fig.

Mas em eletrônica podemos fazer várias “mágicas” e criar circuitos que possuem o comportamento de outros. No caso de indutores criou-se um tipo de circuito que atualmente substituiu os indutores em milhares de circuitos. Esses circuitos indutivos são também conhecidos por Gyrators
 
Fig
Esta é só uma das centenas de variações de Gyrators
Qual a vantagem disso?
Que eu saiba, a vantagem que mais me chamou atenção foi a praticidade de se alterar os valores dessas indutâncias.
Os circuitos de “indutores ativos” já demonstraram ser de confiança, e no campo de áudio, são unanimidade. Praticamente todos os circuitos que necessitam uma filtragem precisa usam algum tipo de gyrator. Filtros passa alta, passa baixa ou passa faixa, filtros paramétricos e equalizadores.

Este circuito mostrado acima porém está limitado às indutâncias aterradas.
Para indutâncias flutuantes existem outras arquiteturas um pouco mais complexas, mas que funcionam muito bem.

Fig  

Esta é a minha versão para indutores flutuantes
 
 
Fig

Eu penso que criei isso (não vi exatamente igual em lugar algum) com a intenção de substituir o indutor do meu Cry Baby, que nunca funcionou a contento. Infelizmente ainda não implementei o circuito, (meu Cry Baby está emprestado a um conhecido...).

O único senão desses circuitos é que eles se comportam como um indutor puro, e não como um indutor com núcleo magnético. De modo que não sei se substituindo o indutor pelo circuito, o resultado seja exatamente o esperado. Mesmo assim vale mais testar do que ficar sem ação.

Se eu não conhecer a fundo as características dos núcleos, meus circuitos continuarão incompletos.

  

[Patines]

Penso que girator com amplificador operacional pode gerar ruído demais, além de exigir fonte simétrica para alimentação, caso usado no Cry-baby.

Por isso realizei simulações com transistor.  Consegui realizar as mesmas curvas que com indutor teórico, utilizando no lugar do indutor, 3 transitores comuns e alguns diodos, resistores e capacitores para polarização.  O circuito é teórico, pois ainda não montei.  Os melhores resultados são com corrente de uns 20mA de corrente de polarização no girator, mas não custa montar e ir diminuindo esta corrente para verificar o limite

Tem ainda a vantagem de polarizar o circuito de Cry-baby com estabilidade térmica, sem resistores do coletor para a base do transitor do efeito

Vejam que simulei vários circuitos, não um só, e considero plenamente possível o funcionamento...   Com o porém, penso que um girator irá trazer mais ruído ao circuito, pois é colocado na malha de realimentação...  Mas..  certamente realimentação mecãnica seria evitada pelo indutor, agora virtual.

Deixa que estou procurando nos meus arquivos um esquemático de girator simulado no Cry-baby...  posto em seguida.

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Veja que já usei outras configurações, pois basicamente o girator é um seguidor de emissor com elementos para polarização DC(o que controla a impedãncia de saída) e a malha de girator, que são dois resistores e um capacitor.

Também variei o ganho de realimentação pelo emissor de um transitor auxiliar, mas é apenas uma maneira de obter o mesmo resultado que a malha do potenciômetro.

Bom proveito, e se alguém montar, que relate o resultado.  Procurando, acho uma configuração com melhor folga de excursão de sinal e menos peças de polarização...  outro dia...

O 4 shared está mudando o link: não acho que não querem hospedar para outros usarem, quem se interessar mande uma MP que mando por e-mail o desenho, com uma latência de uns 3 dias. Tentem o link:

http://www.4shared.com/photo/KKfmNcpX/girator02.html

Abraços, T+

[Matec]

Olá Patines

Fico feliz que não sou o único fazendo experimentos "não convencionais" (rs).
Eu postei esse circuito, mas existem dois problems. Ou eu coloco uma fonte simétrica para ele, ou eu faço uma adaptação no circuito para que ele funcione na própria fonte do pedal. A tensão normal nesse local é pouco mais que 0,7V. Nos dois modos não há perda no desempenho do "indutor" ou do circuito. Não deve haver geração de ruído relevante, afinal o Wah não é um circuito de ganho elevado  e o "indutor" tem ganho menor que 1. Com certeza não vai ficar pior que um pedal de distorção.

Se vc olhar bem o circuito de um wah convencional, verá que o indutor está ligado a uma realimentação, porém o sinal que passa por ele é basicamente DC pois o capacitor de 4,7 uF filtra qualquer sinal AC que venha pelo resistor de 470 k, já o sinal que vem pelo capacitor de 10nF do segundo estágio, este sim é filtrado pela combinação indutor-capacitor.
Mas ótimo! Espero poder ver suas idéias aqui para que todos possamos opinar.
Abs.

[Patines]

Olá Matec

Se vc olhar bem o circuito de um wah convencional, verá que o indutor está ligado a uma realimentação, porém o sinal que passa por ele é basicamente DC pois o capacitor de 4,7 uF filtra qualquer sinal AC que venha pelo resistor de 470 k, já o sinal que vem pelo capacitor de 10nF do segundo estágio, este sim é filtrado pela combinação indutor-capacitor.

A realimentação de que falo é pelo capacitor de 10nF, que causa o efeito miller e define as frequencias de passagem.
Acho que deveriamos abrir outro tópico com esse assunto(girator).  Moderadores, nos ajudem!!

Abraços, T+

[felixmeirelles]

Matec e Patines não precisamos quebrar a cabeça, a Morley já faz Wah assim a mais de 20 anos:

[Matec]

Olá felixmeirelles

O assunto mesmo era outro, mas acabou caindo em indutores e similares feitos com semicondutores, e veio parar neste tópico, o pedal wah foi só um exemplo.

Eu me lembro já ter lidado com esse Morley, é um pedal interessante com um efeito interessante. Lembro de ter feito um para um conhecido também. Mas o efeito, apesar de bom, não tem as mesmas características dos Wahs com indutor. Este é feito com um filtro T com a frequência variável pelo LDR. Falta um "algo" mais que o Wah tradicional tem.

Mesmo assim
Obrigado.

[Patines]

Matec e Patines não precisamos quebrar a cabeça, a Morley já faz Wah assim a mais de 20 anos:

O mesmo disse alguém sobre os Morley, 20 anos atrás:

"Pra que quebrar cabeça com amplificadores operacionais se isso dá pra fazer a mais de vinte anos com com uns fiozinhos enrolados e um potenciômetro?"

Creio que uma maneira de fazer não exclui a outra.  Inclusive, creio que a repetibilidade tanto de um indutor a fios quanto controle por LED/LDR sejam limitações que podem ser bem contornadas com girator, pois a estabilidade nas frequencias no girator dependem antes de tudo do um capacitor .  O capacitor pode ser bem mais estável que o indutor...  além é claro da diminuição de realimentação mecânica que vem pelos indutores.

O girator também pode trazer a vantagem de que pequenas mudanças de valores de resistores podem mudar a resposta, simulando vários indutores diferentes apenas com mudanças de 2 resistores.  Esse é um grande atrativo.  E porque não tentar, já que às vezes é grande a complicação  para comprar um componente simples como um indutor?

Vamos adiante no tempo, coisas diferentes devem ser tentadas.

Vou mastigar mais o método do girator para que pessoas com menos experiências em eletrônica possam entender o que foi feito e fazer a adaptação.

Abraços, T+

[bossman]

Vamos adiante no tempo, coisas diferentes devem ser tentadas.

Sempre! 

[felixmeirelles]

Tenho um George Dennis aqui que é bem legal.

Tipo esse
George Denis Gyrator Wah:


Phantom Gyrator Wah:

[Matec]

felixmeirelles

Dessa vez você caprichou! Essas versões integradas de Wahs para mim são novidade! E melhor, ambas usam gyrators.
Você já ouviu algum deles funcionando? Esses vão para meu arquivo de pedais.

Obrigado novamente pelos seus posts.

Abs.

[bossman]

Você já ouviu algum deles funcionando?

Se o George Dennis for esse do link abaixo é bem convincente hein!

http://www.youtube.com/watch?v=pzQbJsk_3RM

[felixmeirelles]

O primeiro esquema é do pedal que o bossman postou já o segundo esquemático era de um projeto diy de um americano, o RG diz que montou mas que achou o projeto muito cru, ou fica sem muito Q ou fica ruidoso demais.

Abraços

[Patines]

Félix, dos dois estes que tu colocou, de uma passada de olhos somente o do Hollis tem girator, mas é preciso calcular pra ver o resultado.  De qualquer maneira, o melhor é fazer o girator com somente um amplificador operacional, pra evitar ruído, já que está inserido na malha de realimentação de outro amplificador operacional.  Eu estou mais inclinado para a configuração do Hollis, enxugando mais e aplicando mais ganho de entrada, diminuindo o resistor de entrada de 2M2..  ou implementado um multiplicador de capacitor por efeito miller explicito, já que não necessitamos poupar componentes amplificadores.  como está implementado, creio que não multiplica muito o valor do capacitor, mas são necessários cálculos para saber.
O Hollis é o mesmo cara que fez um fuzz com autobias a LED/LDR na realimentação do bias...   mas essa é outra história.

Com amplificador operacional, dá para fazer praticamente com os mesmos valores que um Wha tradicional, usando girator ou indutor.  Com amplificador operacional, dá pra melhorar o ponto de operação e obter muito mais estabilidade nas frequencias que com transistor....  mas, a saturação vai ser muito mais dura e deverá apresentar maior ruído.  Dá pra usar alimentação de somente 9V, se o circuito for todo com amplificadores operacionais.

Também dá pra fazer tudo só com transistores:
Positivo é menos ruído que com amplificador operacional e mais estabilidade nas frequencias que o wha tradicional;
Negativo é mais ruido que o wha tradicional.

Com amplificador operacional ou com transistores, acho bom, e dá pra evitar indutores.  Tenho aqui até uns capacitores de 10nF NP0 pra maior estabilidade térmica, que pretendo usar pra isso.

Boa sorte a nós.  Logo posto a minha idéia com amplificador operacional.

Abraços, T+

[Matec]

Patines

Caro colega, tenho certeza que na segunda olhada que você dê no circuito do George Dennis que o Felix nos presenteou, você verá que o circuito formado por CI1a, C9, R10, R11 e o LDR(PHOTO) formam um circuito que nós conhecemos por gyrator.
Em relação ao wah que nós temos como padrão, esse circuito trabalha de modo diferente, pois o LDR faz variar a própria indutância do gyrator, o que acaba por criar um filtro de frequência variável.
Isso também não deixa de ser uma boa solução.

 

[Patines]

Caro colega, tenho certeza que na segunda olhada que você dê no circuito do George Dennis que o Felix nos presenteou, você verá que o circuito formado por CI1a, C9, R10, R11 e o LDR(PHOTO) formam um circuito que nós conhecemos por gyrator.

É verdade, não me fixei nesta parte do circuito.

Em relação ao wah que nós temos como padrão, esse circuito trabalha de modo diferente, pois o LDR faz variar a própria indutância do gyrator, o que acaba por criar um filtro de frequência variável.

Pois sim.  Este circuito tem JFETs e LDR que trabalham não sei de que forma, com alguma atuação mecânica casada.  A princípio, equipamentos que funcionam com atuadores sem realimentação não me atraem por causa da variação de suas características com a temperatura.  Neste caso, até se encontrar alternativa mais estável, o potenciômetro cumpre bem o seu papel como divisor de tensão no Wha-Wha tradicional.  Talvez utilizando dois LDRs iluminados pela mesma fonte de luz com realimentação em um deles para funcionar mais linearmente funcionasse melhor, já que se dispõe de amplificadores operacionais para isso.

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Arquivos gerados como subsidios técnicos para compreensão.  Qualquer disparate estupendo, favor avisem que vou corrigindo.
Vou deixar sempre os arquivos colocados no meu último post para não fragmentar informações.  Irei acrescentar arquivos.

Minha tradução ao portugues da patente de 1970 do Wha-Wha:  http://www.4shared.com/office/stH8zlR9/Patente_Wha_P.html

O Efeito Miller: http://www.4shared.com/photo/1vVPNmgr/CapMiller2.html
Equivalente AC do Wha-Wha: http://www.4shared.com/photo/f1BKTbKI/Wha_AC.html
Simplificando para compreensão: http://www.4shared.com/photo/zztsmpq6/Wha_simples.html
Aproximação para as frequencias de trabalho: http://www.4shared.com/photo/GAhUiixj/Wha_freqs.html
Explica girator de indutor: http://www.4shared.com/photo/vY3wZ8au/Girator_LR.html
Cálculo girator/indutor 1, Opamp: http://www.4shared.com/photo/uvvqjuVj/Girator_LR_expl1.html
Cálculo girator/indutor 2, transistor(atualizado): http://www.4shared.com/photo/Lai0Vb4I/Girator_LR_expl2.html
Esquema de Wha-Wha Com girator a Opamp(não testado): http://www.4shared.com/photo/0jdsdPpy/Cry_girator_Opamp.html
Esquema de Wha-Wha Com girator a transistor(não testado): http://www.4shared.com/photo/oicep_l7/Cry_girator_transistor.html

Simulações para comparar as curvas (identicas) de resposta em frequencia, com girator e com indutor:
Com indutor: http://www.4shared.com/photo/AcSDpydl/CryClassico.html;
Com girator: http://www.4shared.com/photo/KKfmNcpX/girator02.html

T+