Amplificadores com válvulas subminiatura

[Thomas_h]

Oi,
já faz um tempo que me interesso por essas válvulas subminiatura e pelas montagens feitas com elas em fóruns por aí.
Após algumas montagens que realizei com essas válvulas, utilizando esquemas já bem testados, montei um mini combo valvulado baseado no jcm800 porém utilizando apenas triodos.
pra quem não viu:

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https://www.dropbox.com/s/4hcgkkefek6znqg/submini%20JCM800.pdf

Foi uma montagem bem difícil por causa do espaço disponível, e obviamente uma montagem com turrets com tão pouco espaço, não foi uma boa idéia.

Mexendo um pouco com o Eagle fiz alguns layouts pra circuitos mais simples, com menos válvulas, e depois de um bom tempo resolvi fazer o layout desse amplificador para uma 1590b, utilizando válvulas russas (6n16b e 6n17b) pela disponibilidade e preço (no ebay), e o multiplicador de tensão com o Max1771, o qual comprei da Tayda.

Terminei um Layout, o qual ainda não testei, que serve nessa caixa e ainda sobra um pouco de espaço para os jack's e potenciômetros (a placa principal tem 74x44mm):

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Talvez não seja muito interessante colocar a SMPS tão próxima ao estágio de entrada, mas foi o primeiro layout, ainda quero testá-lo.

Abri esse tópico com o intuito de trocar algumas idéias sobre os circuitos dessas válvulas (não encontrei outros aqui no fórum), esse que montei e outros (como o "Murder One",o "Superfly", "Powerman", "Nano Head", "Mnkpob", "jj"), e discutir sobre o layout (no spoiler), a SMPS do Max1771 (e outras opções), transformadores e impedância do primário, etc...

Se alguém aqui estiver interessado nesses mini amplificadores e nas suas opções de miniaturização, seja bem vindo!

Obs. Apenas lembrando que por se tratar de um circuito valvulado é sempre necessário muito cuidado ao trabalhar com o circuito.

[Matec]

Oi Thomas.

Sobre válvulas subminiatura eu não entendo muito, (sei que o blackcorvo tem um bom conhecimento sobre o o assunto), e SMPS eu nunca tentei.

Quanto à miniaturização, isso dá pra fazer bastante coisa. Não sei porque, falou em valvulados, o pessoal coloca resistores e capacitores enormes para fazer circuitos de entrada, de filtragem, de cátodo. Existem locais e componentes que não se deve fazer economia, circuitos de placa, capacitores e resistores de fonte. Em geral os circuitos tendem a ser enormes, e muitas vezes isso não é necessário. A proximidade de certos estágios é sempre preocupante, mas às vezes, o pior é a longa distância percorrida pelo sinal, que fica mais sensível á captar ruídos externos e realimentações. Muitas vezes em eletrônica, menos é o melhor.

Eu utilizo muito a velha técnica de colocar os resistores em pé, além de só utilizar capacitores radiais nos layouts de PCB. Isso diminui por demais o tamanho dos circuitos. Para desenhar os Layouts, já criei vários componentes assim, na biblioteca do software que eu utilizo.

Espero ter ajudado.

Abs

[Guilherme]

Thomas, meu sinceros parabéns pelo seu trabalho.

Impar não só aqui, mas em todos fóruns "valve-tubes" que conheço.

Divulgue mais sobre esse belo amp, circuito, válvulas utilizadas, medições etc.

As valvulinhas são do tipo "pencil".

Mais uma vez, parabéns.

Guilherme

[Finck]

Meu sonho é montar um valvuladinho que nem aquele mini head da ZVex, mas não faço ideia de onde comprar as válvulas sub mini (e não confio em EBay...). Dicas de fornecedores confiáveis são bem vindas...

Não sei se é possível fazer isso, mas seria bacana desenvolver versões sub mini de circuitos já testados. Seria legal, por exemplo, montar um Micro Baby Wonder (seria um Feto Wonder, ou Óvulo Wonder?).

[Thomas_h]

Oi Matec e Guilherme,
obrigado pelas dicas e elogios.
Como o Guilherme falou, vou explicar um pouco do circuito que usei:

Ele utiliza essas válvulas do tipo pencil ou subminiatura, elas são um pouco diferentes que as válvulas normais, tem uma vida útil bem mais curta, as russas que usei indicam apenas 750 horas.
Elas também não exigem tensões tão altas assim, os valores nos datasheets são da ordem de 100 V com valor máximo de 90 a 350 V dependendo.

No caso do circuito que montei utilizei as versões russas das válvulas 6112 e 6111/6021 que são respectivamente a 6N17b (mu=70) e 6N16b (mu=25).

O circuito do pré é baseado no 2203 da Marshall com algumas alterações, e a substituição do tonestack pelo circuito de tom do big muff pi, com alterações nos valores para valores já disponíveis que resultam numa resposta mais "flat". Utilizei as 6N17b nesse circuito.

O "PI" e o  "Power" foram baseados no circuito 2.3 do Dmitry: http://www.dmitrynizh.com/submini-vibro-reverb.htm,
que seria "fender derivative" é bem similar ao Marshall, e retirei o controle de "presence" e substitui por um resistor de 4k7. Além disso, substitui o resistor de cátodo do Power para 1k2 e coloquei um resistor de feedback de 100k na saída de 8 ohms. Ambos "PI" e "power" utilizam a 6N16b.

O transformador de saída tem 22k5 de impedância do primário, mas esse valor foi baseado em montagens do "Superfly", no fórum alguém afirmou que o Dmitry informou que para as simulações ele utilizou o valor de 10k. Fiz um teste em casa utilizando um falante da jensen de 4 ohms e um de marca desconhecida de 8 ohms e não percebi muita diferença, talvez o fato de ambos os falantes terem sensibilidades diferentes invalida esse resultado. Se possível, qual a melhor forma de identificar qual a impedância mais adequada, utilizando apenas um multímetro?   (Acho que no tópico do HTM1 tem isso, vou dar uma conferida). Além disso, Uma dúvida referente ao transformador de saída é o seu tamanho, pelo amplificador apresentar uma potência mais baixa, não é possível diminuir o tamanho do núcleo, ou isso piora muito os graves? Outra dúvida, após desmontar um transformador de saída da willkason queimado percebi que o enrolamento era igual ao de um transformador de força, sem o primário e secundário entrelaçados, apenas um sobre o outro. Será que posso utilizar pequenos transformadores de 220/110 para 5 V para testes com resultados razoáveis? Outra opção é sempre o transformador de 22k5 com taps de 4 e 8 ohms que usei no "superfly" e no mini combo.

O circuito de alta tensão é fornecido através do MAX1771, onde o que aprendi até agora foi: sempre utilizar capacitores com baixo ESR, diodo UF, e um mosfet com menor resistência possível, no caso, agora estou usando o IRF644 (250 V máx) e não mais o IRF840, mas, como consequência, diminuí a tensão na saída para não alcançar o valor máximo do IRF644. Isso está tudo explicado aqui: http://www.desmith.net/NMdS/Electronics/NixiePSU.html. Além desse, outras opções seriam o circuito com o 555 e há também uma versão com um CI mais barato circulando aqui no fórum, não lembro o nome no momento.


Quanto à medições, fiz algumas durante a montagem, mas não anotei os valores, quando terminar a placa e testar o circuito divulgo os valores. Se não me engano, no fim acabei deixando a fonte em 200 V antes do primeiro filtro RC, e o estágio de potência apresentava algo próximo de 190 V nos anodos,e o primeiro estágio acho que era 168 V, A tensão no cátodo do PI era alto algo na ordem de 52V. Quando fizer as medições, apresento esses resultados.

Em termos de layout o que me preocupa são os filamentos das válvulas, que estão em em série entre no pré e no power e em paralelo (válvulas do pré em paralelo com válvulas do power). Assim tenho duas conexões de 12 V feitas por fio, e não pela placa.

Quanto aos resistores em pé só utilizei quando realmente necessário, pode haver captação de ruído se utilizá-los nessa posição? Ou existe um lado correto para ser o terminal mais curto? ( por exemplo, no "grid stopper" do primeiro estágio do superfly utilizei o resistor nessa posição, imagino que manter o terminal após o resistor o mais curto possível apresenta menos ruído que a posição contrária, pois a perna do componente pode captar ruído, que na posição inversa é "filtrado" pelo resistor?)

Com o tempo vou completando o tópico com mais informações,
Abraços

Thomas
 
Obs. só vi agora a mensagem do Finck. Finck, comprei algumas pra minha montagem e acho que vão sobrar algumas, quando chegar podemos negociar as que não vou usar, provavelmente 1 6n17B e 1 6N16B, já da pra montar o Superfly.

[Matec]

Olá de novo Thomas.

Entre os assuntos que eu posso palpitar, eu vi sua dúvida sobre a impedância do primário do transformador. Há um tempo, eu tinha essas dúvidas e aí eu fui atrás de respostas. Verifiquei que o método melhor de se calcular a impedância primária do OT é, (como já disseram todos por aqui), conhecendo as curvas das válvulas, e fazendo o gráfico do ponto quiescente. Mas o melhor dessa pesquisa, é mesmo uma ferramenta que tem no site do Dmitry que permite que se faça esse gráfico de maneira prática e eficaz. Bastando ter um datasheet com as curvas das válvulas e um pouco de trabalho. Se você se interessar eu dou umas dicas sobre isso.

Também sobre aproveitar transformadores de força na saída, é o que todos também já disseram. O som sai e o ampli funciona, mas a qualidade decai muito som fica meio médio ...  (eu também fiz vários testes nesse sentido, a diferença chega a ser brutal, hehe).

Os filamentos. Ao meu ver a sua solução é a melhor nesse caso. Fios que passam fora da placa.
O pessoal costuma misturar trilhas de filamentos com as de aterramento. Péssima idéia.
Circuitos separados, trilhas separadas. Se tem que haver ligação entre os circuitos, que seja em um único ponto. Matec's Law _.

Os resistores montados em pé não devem captar mais ou menos do que os montados "deitados", só que esse jeito permite que se aproxime o componente ao máximo do ponto onde se deseja, o que sempre encurta as trilhas. Menos que isso, só usando SMD. De um modo geral eu sempre tento deixar o lado menor mais próximo do ponto "sensível" do circuito ( Bases, grades, entradas em geral).

( por exemplo, no "grid stopper" do primeiro estágio do superfly utilizei o resistor nessa posição, imagino que manter o terminal após o resistor o mais curto possível apresenta menos ruído que a posição contrária, pois a perna do componente pode captar ruído, que na posição inversa é "filtrado" pelo resistor?)

É essa minha ideia, se não é totalmente correta, também não faz mal nenhum.

Outro detalhe que é importante para os experimentadores com esse método, não de perdem componentes. Se a placa não funciona, você desmonta e aproveita os componentes em outro circuito. Nem é pelo preço,   (resistores sempre são o menor gasto num circuito) mas pela disponibilidade de se ter o componente ali, na hora que se precisa.

 

[Finck]

Obs. só vi agora a mensagem do Finck. Finck, comprei algumas pra minha montagem e acho que vão sobrar algumas, quando chegar podemos negociar as que não vou usar, provavelmente 1 6n17B e 1 6N16B, já da pra montar o Superfly.

Oba, estou nessa! Obrigado!

[Thomas_h]

Olá,
após ler alguns textos

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http://ecee.colorado.edu/~ecen5797/course_material/layout.pdf
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an136f.pdf

sobre layout para fontes chaveadas alterei algumas trilhas, de forma a diminuir o tamanho das trilhas nos pontos críticos, e separar o terra do circuito do terra do power.

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Ainda não tenho todas as peças pra testar essa placa, enquanto isso vou estudar o circuito de forma mais aprofundada começando pelo estágio de saída.

Utilizando o transformador de saída de 22,5k de impedância do primário, fiz alguns gráficos e cálculos seguindo a abordagem do http://www.valvewizard.co.uk/
A impedância em classe A é 1/2 e B é 1/4 da impedância total, ou seja, 11,25k e 5,625k respectivamente.
Dessa forma o gráfico para as tensões de 200, 180 e 150V da 6N16B fica:


Se eu entendi direito, o ponto de "bias" fica sobre a linha da alta tensão e a curva de carga, que deve ficar abaixo da dissipação máxima.
No caso de 200V é praticamente o ponto de corrente igual a zero, o que resulta numa tensão de grade mais negativa, quase -9V, e corrente baixa, praticamente em "cutoff", correto?. Isso considerando que a reta em classe A deve ficar inteiramente abaixo da dissipação máxima de 0,9W.

Se utilizar aquele critério de que o o ponto de "bias" deve ser 70% da dissipação máxima(reta roxa), o valor de corrente correspondente seria 3,15mA, mas a reta de classe A estaria acima da curva de dissipação máxima antes do "cutoff", correto?

Fazendo o cálculo do resistor de cátodo nessa configuração, considerando uma tensão aproximada de 7,4V e a corrente de 3,15mA por válvula resulta em 1174 ohms, próximo do valor de 1,2k ohms que eu usei com base no esquema do Dmitry, quando não sabia fazer esse cálculo, mas ele considera um transformador de saída diferente, o que resulta numa curva de carga com outra inclinação.

Nesse caso, o resistor de cátodo precisa ser alterado para que a potência do anodo em classe A não exceda a sua dissipação máxima. Minha dúvida é se toda a reta deve estar abaixo da curva de dissipação máxima, ou apenas o pedaço no qual o amplificador opera em classe A?

Para concluir, li aqui: http://www.ampbooks.com/home/classic-circuits/marshall-jcm800-2204-power-amp/ que a sensibilidade do power é proporcional à tensão DC da grade, o que resulta numa sensibilidade entre 7 e 9V dependendo do "bias".
Esse é o valor que preciso para que o Power comece a distorcer?
Se eu quisesse o máximo de "headroom", o sinal do PI deveria ter essa amplitude sem distorcer, correto?

Quando tiver um tempo vejo como dimensionar o PI adequadamente e posto aqui.

Obs. Desculpa, mas fiz o gráfico no paint.

Abraços Thomas

[Matec]

Olá Thomas_h.

Como estão indo os testes com seu ampli?
Já tem alguma novidade sobre a polarização das válvulas de saída?

 E a alimentação, conseguiu melhor desempenho da fonte de HT?

Estou curioso com os resultados.

Abraço.

[Thomas_h]

Oi Matec,
até agora só fiz a placa, ainda estou esperando transformador e peças.

Medi a tensão no cátodo do estágio de saída do meu primeiro modelo, e com o resistor de 1,2k fica em 8,6v o que dá uns 3.58mA por válvula.

Usei aquele software que você me passou para verificar a dissipação e com os 200/198V está em 0,6W, mas com com mais distorção nos harmônicos, se for comparar com aquelas curvas que você me passou.



Quando receber os transformadores vou testar com várias cargas diferentes e ver o que acontece, alguns resultados o Niquel já apresentou aqui:
http://www.madbeanpedals.com/forum/index.php?topic=248.105
é um esquema similar, onde ele usa o pré do JMP com três estágios e o PI usando o triodo restante, o power é igual, mas ele utiliza um transformador com impedância de 8750 ohms.

Abraços

[Matec]

Olá Thomas.

Eu li agora o tópico no madbean. Realmente parece que a mudança de impedância do transformador não faz uma diferença audível muito grande. Mas já para as válvulas, não sei se elas suportam isso tão bem...

Nesse gráfico que você criou, a corrente no ponto quiescente está meio baixa, provavelmente iria aparecer uma distorção do tipo crossover. No entanto pelas suas medidas o ponto quiescente ficaria bem mais acima. Deve haver uma grande diferença entre as curvas do datasheet e o comportamento real da válvula.

Espero que esteja gostando do Paint Kit.

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Edit:

Criei outro gráfico com a curva um pouco alterada. Não sei se isso está muito errado, mas parece que não. Nesse novo gráfico eu modifiquei um parâmetro, de modo que no ponto quiescente de -8,6v a corrente fosse de 3,5mA por válvula.

Feito isso, mudei o ponto quiescente para uma corrente de 2,1mA por válvula e que ficou em -9,6v. O resistor de cátodo seria de 2,2k.

Parece que agora pode haver máxima potência, sem muita distorção e sem fritar (muito) as valvulinhas.

Você poderia experimentar esse novo ponto, e ver se bate o meu cálculo com o que você medir?




Abs

[Thomas_h]

Oi Matec,
não consegui substituir o resistor, o espaço no chassi é muito pouco, mal consigo fazer as medições, sem tirar tudo de dentro.
Mas logo quero testar a placa que fiz, aí faço esse teste.
Algo que percebi ao simular esse amplificador no ltspice é que deveria modificar um pouco o PI e o resistor de feedback,
aumentando o balanceamento e diminuindo o sinal, porque o power satura muito rápido, a sensibilidade está nos 8,6v,
mas o PI consegue fornecer um pico de até 26v (18v rms).
Fiz o teste sonoro e com o ganho praticamente no mínimo e o volume no máximo a distorção não é muito agradável,
a melhor configuração ficou com ganho em 50% e volume em 60%, o resultado é bem legal,
mas é muito alto pra tocar em apartamento, aí tenho que ficar sempre com o volume em 20%, implementar aquela chave de 0,1W do JTM1 é uma boa...
Abraços

[Matec]

  E que tal criar um JTM1 com essas valvulinhas? 

Abs

[Thomas_h]

Puxa, pensei nisso, como o PI e o pré são muito fortes daria para substituir o PI e tirar uma válvula da jogada.

[Matec]

Não quero atrapalhar seus planos, afinal, você já está com a placa do jcm pronta. Mas se quiser, podemos criar o circuito e os layouts e ver se a montagem vai funcionar bem.

Abs