Champ com 5881

[mkslwsk]

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.


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!

[xformer]

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):



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.

[mkslwsk]

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?

[xformer]

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:



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).




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

[marcao_cfh]

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

[mkslwsk]

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.

[JB.Santos]

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.

[mkslwsk]

Esquema do circuito alterado:


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.


FFT da saída.


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.

-----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.

[xformer]

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. 

[A.Sim]

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.

[mkslwsk]

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.

[marcao_cfh]

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 .

[mkslwsk]

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!