Ajuste em circuito: Mudando o transformador de saída

[kem]

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?

[Eduardo]

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.

[juloliveira]

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).

Agora eu entendi! 
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.

[xformer]

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:


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. 

[juloliveira]

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) 

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?

[Eduardo]

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

[juloliveira]

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?

a 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.

CAPTEI!

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



Certo?

[xformer]

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:


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 ?

 

[juloliveira]

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!