Placa Universal para Válvula - Estagio de Ganho ou Buffer

[RafaS]

Bom dia pessoal! Fiquei na dúvida entre postar este tópico nesta seção ou na de amplificadores. Qualquer coisa os moderadores podem mover o tópico, não?

Estou testando um conceito aqui, e aprendendo a fazer layouts, então escolhi tentar fazer uma PCB para triodos duplos que contemple o maior número de aplicações que fui capaz de pensar.

Submeto o conceito e a execução à apreciação dos cavalheiros, e não só aceito como também adoaria se alguém desejar fazer melhorias. Especialmente  porque é minha primeira tentativa de fazer uma PCB, e não consegui um tamanho final tão reduzido quanto gostaria.

A mesma possibilita:

a) Estágio de Ganho, com as opções:
- Com ou sem divisor de tensão na grade;
- Com ou sem resistor na entrada da grade;
- Com ou sem capacitor de brilho no divisor;
- Com ou sem capacitor de redução de brilho na entrada da grade;
- Com ou sem capacitor em paralelo ao resistor do cátodo;
Mais opções: feedback local, filtro no resistor do ânodo, capacitor de desacoplamento DC na grade para cursor de potenciômetro ou input (alguns consideram excessivo mas eu uso).
E talvez mais algumas.

b) Seguidor do Cátodo:
- Com acoplamento AC ou DC;
- Possibilidade de Bootstrapping;
- Opção de capacitor de desacoplamento na saída;
- Opção de resistor referenciado ao GND na saída.

É possível usar um único capacitor de filtro para os dois estágios, ou usar um para cada, conforme utilizaçaõ dos jumpers.

A idéia é dar a liberdade de poder montar diferentes topologias com a mesma PCB, omitindo incluindo componentes, e utilizando jumpers onde houverem omissões.

Segue imagem do circuito e da placa:

http://www.imagebam.com/image/02d9891243532234

http://www.imagebam.com/image/56533d1243532254

(inserir a imagem no Spoiler não deu certo)

Detalhamento:

PAD13 para PAD12 serve para conectar o GND de sinal ao GND de força para o estágio da direita.
Para usar dois filtros, conecte PAD8 a PAD9. Para ligar ambos os estágios em um único filtro, conecte PAD7 a PAD9.
A conexão entre os dois estágios é feita entre PAD1 e PAD2, feita assim para o caso de se desejar instalar um potenciômetro entre ambos os estágios.

Não vou aqui detalhar todas as possibilidades porque são muitas e algumas são auto evidentes, portanto em caso de dúvida é só perguntar.


Provavelmente cometi redundâncias e superdimensionamentos aqui e ali, conto com o olhar crítico dos colegas.

Reitando: críticas e sugestões serão muito bem vindas!!!

   
-----Assim que descobrir onde dar upload dos arquivos, disponibilizo os arquivos do EAGLE.

[Matec]

O primeiro erro que constatei foi colocar os resistores R4 eR13 nessa posição sem um capacitor de desacoplamento DC em série.  Outras dicas ficarão melhores se você colocar os valores dos resistores e capacitores no esquema.

[RafaS]

O primeiro erro que constatei foi colocar os resistores R4 eR13 nessa posição sem um capacitor de desacoplamento DC em série.  Outras dicas ficarão melhores se você colocar os valores dos resistores e capacitores no esquema.

Verdade, me passou batido! Vou corrigir

Quanto aos valores, podem ser quaisquer valores. A idéia é uma placa de prototipagem mesmo, para quaisquer valores. Pessoalmente eu uso valores não muito ortodoxos às vezes (ex: 68K em ânodo, 220K em cátodo de seguidor, etc).


-----E a distribuição dos componentes no layout? Espessura das trilhas? Esquema de aterramento?

Primeiro PCB que eu faço com vaga intensão de corroer (quando eu fazia antes era só um template para montar na placa ilhada...)

***

Aqui, com as correções:
http://www.imagebam.com/image/2f96671243568804

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

http://www.imagebam.com/image/dea4681243568834

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

[Matec]

Os valores são importantes para se saber o que esperar de determinados circuitos. A colocação deles ou não depende desse conhecimento. Por ex: R6 e R15 serviriam como atenuadores?

[RafaS]

Os valores são importantes para se saber o que esperar de determinados circuitos. A colocação deles ou não depende desse conhecimento. Por ex: R6 e R15 serviriam como atenuadores?

Servem a dois possíveis propósitos.

Primeiro caso: "Split Load". Em lugar de usar um único resistor de 100k no ânodo, você utiliza dois de 47K em série, e faz a saída do sinal na junção de R6 com R6. Em condições DC a carga é a mesma, mas do ponto de vista do sinal, é um divisor de tensão.
(Alias me pergunto se isso reduz a impedância de saída...)

Segundo caso: Seguidor do cátodo com acoplamento DC em "Boostrapping".
http://valvewizard.co.uk/CathodeFollower5.jpg

Em sua página Merlin discute essa topologia da seguinte forma:


Bootstrapping for more gain:
Because the cathode follower acts as an impedance buffer we can use it to 'bootstrap' the previous stage. This is done by splitting the previous stage's anode resistor into two equal parts and connecting a capacitor from the cathode follower's cathode, to the junction of the two resistors [see right]. The cathode follower then effectively multiplies or bootstraps the value of the lower anode resistor R2, making it look like a constant-current source. This will increase the gain of the previous stage so it becomes almost equal to the mu of the valve! An added bonus is that if you don't use a cathode-bypass capacitor, the gain is still very hgh (about 85-90 with an ECC83). Leaving the cathode unbypassed reduces blocking distortion and reduces 'fizzy' sounding overdrive, giving better crunch. Usually you sacrifice a lot of gain though, but not in this case! So I guess you can have you cake and eat it too...
Fonte: http://valvewizard.co.uk/dccf.html

Já para realizar um Seguidor do Cátodo com acoplamento AC, se pode usar a entrada de R2 jumpeada a PAD3.
http://valvewizard.co.uk/accf2.jpg

[Matec]

Entendi, você  fez uma boa pesquisa. De todo modo, mesmo se você fosse fazer um bootstaping, aquele ponto não  é  a saída do circuito, é  o retorno da realimentação positiva, a saída do estágio continuaria sendo junto à  placa da primeira válvula.  Existem muitos circuitos que podem ser testados, mas dificilmente você utiliza todos. No entanto, a demonstração de como podem ser utilizados é  fundamental.

Sobre o layout achei bom. Somente as trilhas podem ser mais largas. O aquecimanto das válvulas e a soldagem dos componentes precisa de trilhas que suportem isso, sob pena de soltarem e romperem.

 

[RafaS]

Entendi, você  fez uma boa pesquisa.

Obrigado!

De todo modo, mesmo se você fosse fazer um bootstaping, aquele ponto não  é  a saída do circuito, é  o retorno da realimentação positiva, a saída do estágio continuaria sendo junto à  placa da primeira válvula. 

Então devo ter me enganado.
Eu tive a impressão pelo esquemático do exemplo de Bootstrapping, de que havia uma junção entre o cátodo da válvula 2, Rk2 e C1, e que ali é que era a saída do bloco de circuito.
Desse modo o sinal saía da junção do ânodo de V1 com R2 rumo à grade de V2, e também da junção entre R1 e R2, passando por C1, e encontrando o ponto de saída no cátodo de V2.

Será que entendi completamente errado isso? Preciso entender porque ia testar isso justamente hoje à tarde!

Existem muitos circuitos que podem ser testados, mas dificilmente você utiliza todos. No entanto, a demonstração de como podem ser utilizados é  fundamental.

Então, como a idéia era uma placa um pouco mais universal, procuramos contemplar diversas modalidades. A ambição era poder fazer placas iguais para cada válvula de um preamp e assim adaptar o uso conforme sua função no circuito. É possível por exemplo que o usuário encontre vantagens em linearizar a resposta de um estágio de um preamp limpo com utilização de feedback. Desejando, ali está, já na placa, não precisa corroer outra!

Sobre o layout achei bom. Somente as trilhas podem ser mais largas. O aquecimanto das válvulas e a soldagem dos componentes precisa de trilhas que suportem isso, sob pena de soltarem e romperem.

 

Configurei o "Width" em 16 no EAGLE. Qual medida o prezado sugere?

[xformer]

Configurar a trilha para espessura de "16" significa 16 mils = 16 milésimos de polegada = 0,41mm.  Onde puder, deixe as trilhas com 40 mils = 1 mm.  

Da mesma forma, aumente o tamanho dos pads (ilhas). Se o diâmetro deles ficar pequeno, na hora de furar, podem ser destruídos pela broca.

Não é muito bom deixar um borne no meio da placa (o dos filamentos, não sei se é um borne ou conector), este deve dificultar a conexão dos fios porque tem um outro muito próximo.  De preferência, ponha os bornes nas bordas da placa.

Evite de fazer trilhas em "V" como a que liga o C5 ao Borne e ao Pad12  (ligue o C5 ao Pad12 e deste ao Borne).

[Matec]

De todo modo, mesmo se você fosse fazer um bootstaping, aquele ponto não  é  a saída do circuito, é  o retorno da realimentação positiva, a saída do estágio continuaria sendo junto à  placa da primeira válvula.  

Então devo ter me enganado.
Eu tive a impressão pelo esquemático do exemplo de Bootstrapping, de que havia uma junção entre o cátodo da válvula 2, Rk2 e C1, e que ali é que era a saída do bloco de circuito.
Desse modo o sinal saía da junção do ânodo de V1 com R2 rumo à grade de V2, e também da junção entre R1 e R2, passando por C1, e encontrando o ponto de saída no cátodo de V2.

Será que entendi completamente errado isso? Preciso entender porque ia testar isso justamente hoje à tarde!

Não, você não está enganado, eu não fui muito específico.

Eu quis dizer que o ponto de encontro dos dois resistores R1 e R2 não é a saída desse primeiro estágio. A saída do primeiro estágio é na conexão da placa de V1 com R2. Isso para esse circuito com bootstrapping.



Minhas observações vem por um motivo; que você não criou uma "saída" nas placas de nenhuma das válvulas.

 

[RafaS]

Configurar a trilha para espessura de "16" significa 16 mils = 16 milésimos de polegada = 0,41mm.  Onde puder, deixe as trilhas com 40 mils = 1 mm.  

Da mesma forma, aumente o tamanho dos pads (ilhas). Se o diâmetro deles ficar pequeno, na hora de furar, podem ser destruídos pela broca.

Não é muito bom deixar um borne no meio da placa (o dos filamentos, não sei se é um borne ou conector), este deve dificultar a conexão dos fios porque tem um outro muito próximo.  De preferência, ponha os bornes nas bordas da placa.

Evite de fazer trilhas em "V" como a que liga o C5 ao Borne e ao Pad12  (ligue o C5 ao Pad12 e deste ao Borne).

http://www.imagebam.com/image/5f39f91243666484

Trilhas mais largas.
Não achei ainda onde se aumenta as ilhas. O borne dos filamentos também foi movido (estava próximo com o intuito de levar o par trançado o mais próximo possível dos terminais da válvula).

Acredito que eliminei a maioria das conexões em V, embora em resultado disso terminei por produzir algumas em 90 graus. Seria o mal menor?
-----

De todo modo, mesmo se você fosse fazer um bootstaping, aquele ponto não  é  a saída do circuito, é  o retorno da realimentação positiva, a saída do estágio continuaria sendo junto à  placa da primeira válvula.  

Então devo ter me enganado.
Eu tive a impressão pelo esquemático do exemplo de Bootstrapping, de que havia uma junção entre o cátodo da válvula 2, Rk2 e C1, e que ali é que era a saída do bloco de circuito.
Desse modo o sinal saía da junção do ânodo de V1 com R2 rumo à grade de V2, e também da junção entre R1 e R2, passando por C1, e encontrando o ponto de saída no cátodo de V2.

Será que entendi completamente errado isso? Preciso entender porque ia testar isso justamente hoje à tarde!

Não, você não está enganado, eu não fui muito específico.

Eu quis dizer que o ponto de encontro dos dois resistores R1 e R2 não é a saída desse primeiro estágio. A saída do primeiro estágio é na conexão da placa de V1 com R2. Isso para esse circuito com bootstrapping.

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Minhas observações vem por um motivo; que você não criou uma "saída" nas placas de nenhuma das válvulas.

 

Captei vossa mensagem! _

Sim, faltava a conexão da junção de R2 e o ânodo de V1, com a grade de V2.

Essa saída são PAD14 em V1 e PAD15 em V2. Então se pode ligar por exemplo PAD14 diretamente onde seria o terminal de R12 que faz junção com o pino 2 de V2, e assim por diante.

Que tal, resolvido?

http://www.imagebam.com/image/c253ed1243673954
http://www.imagebam.com/image/2b340b1243673944

[Matec]

RafaS
É contra as regras do fórum manter imagens dentro das citações.  Corrija isso.

Sobre o esquema e o layout, sempre pode ser melhorado, mas aí vai de sua necessidade.  Com o tempo, você vai fazendo seus ajustes.

 

[RafaS]

RafaS
É contra as regras do fórum manter imagens dentro das citações.  Corrija isso.

Sobre o esquema e o layout, sempre pode ser melhorado, mas aí vai de sua necessidade.  Com o tempo, você vai fazendo seus ajustes.

 

Alguma sugestão de como aumentar o tamanho das ilhas?
-----ARQUIVOS DO EAGLE:

http://s000.tinyupload.com/index.php?file_id=04556969674163495005
http://s000.tinyupload.com/index.php?file_id=80416619486092850207

O bagulho aqui é Open Source.

 

[xformer]

Alguma sugestão de como aumentar o tamanho das ilhas?

Eu acho que o tamanho do pad está ligado ao desenho do footprint dos componentes. Não sei se é possível aumentar o tamanho do pad sem mexer (editar) no footprint.  Talvez haja outra biblioteca com footprints com pads maiores.

Outra tentativa seria usar pads isolados maiores e jogá-los em cima dos pads dos componentes (isso funciona no Proteus, não sei se funciona no Eagle).

Acredito que eliminei a maioria das conexões em V, embora em resultado disso terminei por produzir algumas em 90 graus. Seria o mal menor?

Trilhas em 90° criam pontas que podem fazer a trilha de cobre descolar da placa, mas desde que não haja um pad na ponta. Ângulos de 90°  em "Ts" também não são problema.
Minha preferência por fazer as conexões de trilhas entre pads quando eu desenho, estão  no quadro abaixo (mas nem sempre é possível seguí-las):

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Em geral eu tento manter as trilhas e as ligações o mais curtas possíveis (nem sempre é possível porque o programa que eu uso não deixa fazer trilhas diagonais ou inclinadas que não sejam a 45°).


Eu achei o último layout bom.

[RafaS]

Vou dar uma conferida no Altium. Nunca mexi nele. Talvez ofereça mais opções.

[marcao_cfh]

Outra tentativa seria usar pads isolados maiores e jogá-los em cima dos pads dos componentes (isso funciona no Proteus, não sei se funciona no Eagle).

Funciona no Eagle sim. Só não me lembro como eu fiz mas sei que dá.