Fonte de Alta Tensão Ajustável Valvulada

[raphaelCoelho]

Bom pessoal, demorei porquê fiz alguns testes mais.
Desconfiei do TL072, que fosse falso, então troquei por um TL082 ou TL062, não lembro agora. Troquei também os trimpots (normais) por trimpots multivoltas de 500 ohms, não tinha de 1 Kohm. Ficou muito, muito mais estável. Variou menos de 1mV alterando a temperatura com um soprador térmico. Mas como já comentei moro no sul do sul, então levei tudo pro bar, que está fechado por conta do covid 19 e usei um dos meus freezers fermentadores (visa cooler, onde posso baixar ou subir a temperatura ambiente) para fazer o teste. Coloquei a placa dentro do freezer e subi a temperatura (que estava 33°C) para 45°C, logo após desci a temperatura para 3°, esse processo levou algumas horas.
A parte boa é que essa variação de temperatura toda alterou a amplitude da senóide em + ou - 1,5mV, sendo bem generoso. Como a onda está regulada para 200mV, isso é menos de 1% de variação. Então, acho que o problema do oscilador está resolvido.
O testador funcionou perfeitamente para a maioria das válvulas que tenho aqui (duplos triodos, EL84, 6V6GT, 5881, 6L6GC), até uns 80mA de corrente de placa.
Com as válvulas maiores o problema inicial segue o mesmo. Correntes e transcondutâncias maiores que os datasheets, mesmo testando válvulas usadas. Tentei os resistores de 100ohms e capacitores cerâmicos de 270pF dos pinos grade, screen e placa ao terra, como o testador phillips que postei aqui, mas não resolveu (da mesma forma que não resolveu para alguns usuários do fórum onde originou-se o sussex).
Estou esperando os ferrites bead, já chegaram ao país, pelos relatos dos usuários do fórum essa foi a solução definitiva (e não só deles, alguns dos testadores comerciais mais conceituados usam esse artificio).
Assim que chegarem e eu conseguir instalá-los, reporto no aqui!

Xformer, realmente o XR é complicado, o R3 é o resistor responsável pela amplitude... Pensei na DPDT e um potênciometro externo como tu sugeriu, mas seria mais um trabalho ficar ajustando, mais uma chave no painel. Depois dessa mudança no oscilador, erro vai ser mínimo, contempla o resultado que espero.

Alexandre, é uma grande solução! Uma pena, pois já estou com todos os medidores aqui, teria que mudar o projeto...

[A.Sim]

E eles não usam o 7106 ?

[raphaelCoelho]

E eles não usam o 7106 ?

Alexandre, se os que estão chegando são realmente iguais aos que estou usando nos testes, então é este CI mesmo.
Mas estive lendo sobre esses testadores de válvulas (incluindo os Hickok e AVO) e o erro que vou encontrar na leitura da transcondutância, em uma variação mais brusca de temperatura é ainda menor. Aliás, como é difícil achar material sobre as especificações desses aparelhos, quase tudo que eu achei falava sobre tensões de trabalho, modo de operação, mas sobre erro e precisão, quase nada.

O que realmente está me incomodando agora é a oscilação com válvulas maiores, mas espero que da mesma forma que os ferrites beads resolveu para eles, resolva neste projeto também. Ai já entra o elemento correios e a sorte. Comprei 3 tipos de ferrites supressores, espero que algum ou ambos resolva...

[A.Sim]

Então, é só "levantar" os pinos ref_hi e ref_lo e injetar a tensão proporcional a Vgk neles. Mais simples, impossível. Já está caindo de maduro. Mais fácil do que estabilizar oscilador. E erro bom de se aceitar é "zero".

[xformer]

http://www.handmades.com.br/forum/index.php?PHPSESSID=qe0mvfje67n4a5ev208ppm29b4&topic=7235.msg195242#msg195242

O ci está debaixo da bolha de epóxi preto.  E aparentemente os pinos e trilhas  não seguem a numeração da datasheet (44 pinos versus 42 na pcb).

[A.Sim]

Pode ser que seja um equivalente chinês. De qualquer maneira, ele precisa de uma referência, é só seguir a trilha do trimpot que vai dar no pino ref_hi.

[raphaelCoelho]

Acho que no outro medidor o CI é exposto. De toda forma, vou tentar diminuir a oscilação em válvulas maiores, que agora é o principal problema. A medida da transcondutância usando esse método de aplicar uma tensão na grade e medir uma corrente na placa, com o arranjo que cheguei ficou muito bom. Depois que conseguir resolver esses problemas nas válvulas maiores, passo para os ensaios comparativos.
Muito obrigado pela ajuda pessoal.

[raphaelCoelho]

O que realmente está me incomodando agora é a oscilação com válvulas maiores, mas espero que da mesma forma que os ferrites beads resolveu para eles, resolva neste projeto também. Ai já entra o elemento correios e a sorte. Comprei 3 tipos de ferrites supressores, espero que algum ou ambos resolva...

Bom pessoal, dando continuidade ao tópico, os ferrites que citei na mensagem acima, nunca chegaram, nesse meio tempo recebi umas amostras da Imag, uma empresa de SP, que prontamente e atenciosamente me atendeu. Durante minha conversa telefônica com um funcionário da empresa, eu expliquei que o ferrite indicado para o meu caso era o fair rite 43. Infelizmente eles não sabiam se tinham algo de material parecido, mas o rapaz me explicou que eles tinham uma linha de ferrites bead e se propos a mandar umas amostras.
As amostras chegaram, instalei elas no testador. Abaixo vou tentar relatar o que aconteceu:

Eu já escrevi aqui no fórum sobre ss oscilações com as medidas da corrente de placa e transcondutância com as válvulas EL34 (ou maiores) e da mesma forma já disse que li o fórum todo onde se originou o testador sussex e vários usuários relataram o mesmo problema e tiveram sucesso usando os ferrites beads da fair rite com o material 43.
Após instalar os ferrites da Imag nos cabos, próximo aos pinos dos soquetes, fui testar uma válvula EL34. A medida da corrente na placa (Ip) se manteve estável, porém a medida de transcondutância (Gm) deu um valor muito alterado (em uma válvula usada, mediu praticamente o dobro do datasheet, sob as mesmas condições de testes).
Testei outras EL34 e as medidas seguiram tendo sempre o mesmo problema.
Resolvi então fazer alguns testes adicionais, testando diversas válvulas (de varios tipos, novas e usadas) da seguinte forma:
Colocando a valvula no testador, setando as tensões tal qual o datasheet e anotando os resultados. Para o teste da Gm, eu usei duas formas: Teste estático e teste dinâmico.
A conclusão que eu cheguei é que todas as válvulas testadas, apresentaram valores muito parecidos nos testes de Gm estático e dinâmico. Ficou claro no meu entendimento que ambas as medidas estavam "certas", ou que ambas as medidas poderiam ser usadas para avaliar de forma satisfatória e bem precisa uma válvula, assim como poderia fazer o casamento de pares ou quartetos de válvulas.
A diferença em uma 12ax7 do teste estático para o dinâmico foi de 0,1mA/V (1,6 no estático e 1,6~1,7 no dinâmico) e em uma 6L6 foi de 0,1~0,2mA/V (5,3 no estático, 5,4~5,5 no dinâmico).
Dito isso, posso dizer que MENOS AS EL34!
Com as EL34 os testes estáticos e dinâmicos deram resultados MUITO diferentes. O teste estático mostrou um valor mais aceitável e real. Comparado ao datasheet, uma válvula usada apresentando uma Gm com valores abaixo do citado no datasheet. Já o teste dinâmico, apresentou valores maiores, quase o dobro do valor do datasheet.

Sobre os testes:

O teste estático é feito da seguinte forma:
Desligo o oscilador do circuito, seto o testador para as tensões de trabalho do datasheet, e tiro a medida da Ip. Logo após, eu diminuo a tensão DC negativa aplicada na grade em meio volt, e anoto a corrente de placa (Ip1). Após, eu subo essa tensão DC negativa da grade em 1V e anoto novamente a corrente de placa (Ip2). Gm é o delta Ip em mA/V.

O teste dinâmico é o proposto no projeto, consiste em aplicar junto a tensão negativa da grade, uma tensão AC senoidal de 200mV e 1KHz e medir a tensão AC sobre um resistor "shunt" de 5 ohms em série com a placa da válvula. Essa seria a medida dita mais "real" por estarmos medindo um sinal AC RMS, apesar de ter comprovado na prática que a diferença é praticamente desprezivel.

Me resta agora importar os tais ferrites bead da fair rite. O problema é o frete, que é realmente muito caro. Se alguém aqui do fórum for comprar componentes da mouser ou farnell, por favor, me avise que podemos negociar um frete....

Segue abaixo uma foto do testador com uma EL34 usada (mas em boas condições), a medida da Gm está no voltimetro da direita. O do centro é Ip e o da esquerda é a tensão na grade.

[xformer]

Raphael precisa ter em mente que a medição da transcondutância depende muito da faixa ou do ponto em que se usa a curva de transferência da válvula. A transcondutância é como se fosse a inclinação da curva e se as medições forem na parte mais inclinada, a transcondutância será maior; se forem na parte mais deitada, a transcondutância será menor.
Veja como a transcondutância da EL34 é muito diferente em duas partes distintas da curva de Va = Vg2 = 250 V:



Veja que uma gm é 8,25 mA/V e na mesma curva tem outra gm = 14,75 mA/V.  Geralmente na datasheet, a gm de 11 mA/V é na faixa dos 100 mA de corrente de placa e -12 V de tensão em G1 (ponto vermelho).   Assim para você comparar as medições estática e dinâmica, precisa ver se elas são aplicadas na mesma faixa da curva.

Mesmo assim, eu acho improvável haver uma gm de 20 mA/V na EL34, já que isso demandaria uma maior inclinação e isso se ocorresse, seria com uma corrente muito alta (na parte de cima dos gráficos).

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Peguei duas EL34 aqui, uma antiga e usada da Siemens e outra nova da Electro Harmonix e fiz o teste estático. A tensão de placa e da grade de screen em 250 Vdc, tensão nos filamentos de 6 Vac e o miliamperímetro ligado entre a fonte de alta tensão (250 Vdc) e a placa, catodo e grade de supressão (G3) aterrados.  Variando a tensão na grade de controle (G1) temos:



A transcondutância (gm) eu calculei com a variação de 0.5 V para mais e para menos em torno de cada ponto de Vg1 (delta de 1 V).  Veja que no caso da EL34 da EH a variação da gm é pouca mas na EL34 da Siemens usada, a variação da gm é bem maior.

Um fato interessante que ocorreu na primeira tentativa de medição (com as duas válvulas), depois de esquentar bem os filamentos, em um momento a corrente de placa disparava (para mais de 200 mA) e a tensão de grade caía (diminuía em valor absoluto). Como eu estava com o rádio ligado, deu pra perceber que havia uma interferência causada pela válvula oscilando. Para resolver isso, acrescentei mais um capacitor de 100 nF 400 V na fonte de 250 V e um capacitor de 100 nF em paralelo com um resistor de 47 kohms (diminui a impedância de entrada da válvula) ligando a grade de controle (G1) ao terra para filtrar mais a tensão negativa de bias. Dessa forma não aconteceu mais a oscilação e as medições foram possíveis. A minha montagem possui cabos de alimentação e de medição longos.

Talvez possa haver realmente um problema parecido com a sua medição dinâmica, com alguma oscilação parasita que altere o valor correto da medição da transcondutância. Espero que com os supressores de ferrite resolva o problema.

[raphaelCoelho]

Obrigado pelo retorno Xformer!

"Raphael precisa ter em mente que a medição da transcondutância depende muito da faixa ou do ponto em que se usa a curva de transferência da válvula. A transcondutância é como se fosse a inclinação da curva e se as medições forem na parte mais inclinada, a transcondutância será maior; se forem na parte mais deitada, a transcondutância será menor."

Certo, ja tinha dado uma estudada em um material parecido. Aliás, se tem algo mais que positivo nesse projeto, foi o tanto de material que eu lí, anotei e calculei.

"Veja como a transcondutância da EL34 é muito diferente em duas partes distintas da curva de Va = Vg2 = 250 V:
Veja que uma gm é 8,25 mA/V e na mesma curva tem outra gm = 14,75 mA/V.  Geralmente na datasheet, a gm de 11 mA/V é na faixa dos 100 mA de corrente de placa e -12 V de tensão em G1 (ponto vermelho).   Assim para você comparar as medições estática e dinâmica, precisa ver se elas são aplicadas na mesma faixa da curva.
Mesmo assim, eu acho improvável haver uma gm de 20 mA/V na EL34, já que isso demandaria uma maior inclinação e isso se ocorresse, seria com uma corrente muito alta (na parte de cima dos gráficos)."

Sim, utilizei as mesmas tensões DC, exatamente o mesmo ponto em todos os testes (o ponto sugerido pelo datasheet). Usei um variac e fiquei monitorando todas as tensões durante os testes. Tive que montar o sistema em uma mesa maior, de tanto equipamento conectado durante os testes.

"Peguei duas EL34 aqui, uma antiga e usada da Siemens e outra nova da Electro Harmonix e fiz o teste estático. A tensão de placa e da grade de screen em 250 Vdc, tensão nos filamentos de 6 Vac e o miliamperímetro ligado entre a fonte de alta tensão (250 Vdc) e a placa, catodo e grade de supressão (G3) aterrados.  Variando a tensão na grade de controle (G1) temos:
A transcondutância (gm) eu calculei com a variação de 0.5 V para mais e para menos em torno de cada ponto de Vg1 (delta de 1 V).  Veja que no caso da EL34 da EH a variação da gm é pouca mas na EL34 da Siemens usada, a variação da gm é bem maior."

Os testes estáticos que fiz nas válvulas aqui, foram exatamente assim, a única diferença é que liguei os filamentos na tensão nominal, 6,3Vac. Variei a tensão negativa na grade exatamente 0,5V para mais e menos, obtendo o mesmo delta de 1V que tu usou. Só não mudei os pontos de operação, tendo em vista que para um testador, preciso de uma referência do fabricante, então usei os valores do datasheet.
Realmente muito interessante a "linearidade" na Gm da EL34 da EH. Nas minhas, isso não aconteceu (não fiz esse mesmo teste que tu fez "valendo", mas fiz alguns parecidos).

"Um fato interessante que ocorreu na primeira tentativa de medição (com as duas válvulas), depois de esquentar bem os filamentos, em um momento a corrente de placa disparava (para mais de 200 mA) e a tensão de grade caía (diminuía em valor absoluto). Como eu estava com o rádio ligado, deu pra perceber que havia uma interferência causada pela válvula oscilando. Para resolver isso, acrescentei mais um capacitor de 100 nF 400 V na fonte de 250 V e um capacitor de 100 nF em paralelo com um resistor de 47 kohms (diminui a impedância de entrada da válvula) ligando a grade de controle (G1) ao terra para filtrar mais a tensão negativa de bias. Dessa forma não aconteceu mais a oscilação e as medições foram possíveis. A minha montagem possui cabos de alimentação e de medição longos.

Talvez possa haver realmente um problema parecido com a sua medição dinâmica, com alguma oscilação parasita que altere o valor correto da medição da transcondutância. Espero que com os supressores de ferrite resolva o problema."

Xformer, lembra aquele meu voltimetro que se perdia nas medições? Era essa oscilação.
Cheguei a usar um resistor+capacitor em série (mais de um valor, os usuais em testadores hickok e avometer comerciais), e o cabo que leva o sinal para a grade blindado, mas não resolveu. Faltou fazer um teste, que é instalar esses grid stopers junto com os ferrites supressores que instalei (os Imag), quem sabe não resolva o problema?!
Outra coisa interessante é que a EL34 causa uma interferência maior que a KT88. Mesmo a KT88 sendo uma válvula mais "parruda" que a EL34. Com a KT88, também tive oscilação, mas menor. Então a meta é acertar a medida com a EL34, resolvendo pra ela, resolve para as maiores.

De toda forma, to cotando os ferrites certos, os sugeridos no fórum original do sussex.

Uma dúvida que ainda não consegui responder, é, usando o mesmo ponto de operação, qual é a vantagem/desvantagem "real", "prática", entre os testes estático e dinâmico?
Em todas as válvulas menores que a EL34 (incluindo uma 6L6GC) os resultados das medidas da Gm estático e dinâmico foi quase o mesmo.

[xformer]

Uma dúvida que ainda não consegui responder, é, usando o mesmo ponto de operação, qual é a vantagem/desvantagem "real", "prática", entre os testes estático e dinâmico?
Em todas as válvulas menores que a EL34 (incluindo uma 6L6GC) os resultados das medidas da Gm estático e dinâmico foi quase o mesmo.

A vantagem prática do teste dinâmico é que você não precisa ficar alterando a tensão da grade, em seguida anotar a corrente de placa e depois ainda ter de fazer o cálculo (embora simples). A medição estática ainda tem a desvantagem de que a gente lineariza muito o trecho da curva para fazer o cálculo, pois a variação de tensão na grade é relativamente grande (mesmo 1 V) e nesse delta de Vg1 a curva é uma curva e não uma reta, pra facilitar a coleta dos valores (variar pouco pode incorrer em medições incorretas e difíceis de serem realizadas). Ou seja, a inclinação é como se fosse a derivada da curva e deveria ser calculada com variações muito pequenas. O teste dinâmico pode ser feito com uma variação de amplitude pequena e lido diretamente no medidor, sem precisar de fazer cálculo).

[raphaelCoelho]

A vantagem prática do teste dinâmico é que você não precisa ficar alterando a tensão da grade, em seguida anotar a corrente de placa e depois ainda ter de fazer o cálculo (embora simples). A medição estática ainda tem a desvantagem de que a gente lineariza muito o trecho da curva para fazer o cálculo, pois a variação de tensão na grade é relativamente grande (mesmo 1 V) e nesse delta de Vg1 a curva é uma curva e não uma reta, pra facilitar a coleta dos valores (variar pouco pode incorrer em medições incorretas e difíceis de serem realizadas). Ou seja, a inclinação é como se fosse a derivada da curva e deveria ser calculada com variações muito pequenas. O teste dinâmico pode ser feito com uma variação de amplitude pequena e lido diretamente no medidor, sem precisar de fazer cálculo).

Obrigado Xformer!
Poisé, eu tinha imaginado que a principal desvantagem seria mesmo o trabalho de variar a tensão DC na grade, anotar a corrente de placa e subtrair. Acabei testando aqui com mais atenção algumas válvulas 12ax7, cuja tensão na grade no ponto de operação dos testes é -2V. Mesmo nessas válvulas, que variei 25% a tensão negativa na grade, para mais e para menos (0,5V), o resultado do teste estático é bastante preciso quando comparado ao teste dinâmico.
Enquanto procuro os ferrites certos e espero o tempo de envio, vou tentar associar junto com os ferrites Imag já instalados, os resistores e capacitores de grid stoper. Nos valores que já tentei antes, e nos valores que tu usou nos teus testes, quem sabe dessa forma não estabilize as medidas para válvulas "grandes"?!.
Logo que tiver feito esse ensaio, relato aqui.

[xformer]

Enquanto procuro os ferrites certos e espero o tempo de envio, vou tentar associar junto com os ferrites Imag já instalados, os resistores e capacitores de grid stoper. Nos valores que já tentei antes, e nos valores que tu usou nos teus testes, quem sabe dessa forma não estabilize as medidas para válvulas "grandes"?!.
Logo que tiver feito esse ensaio, relato aqui.

Note que o resistor que eu citei ligado na grade de controle da EL34 não é um grid stopper, mas um resistor ligando a grade ao terra, diminuindo assim a impedância de entrada. O grid stopper vai ligado em série com a grade e o sinal de áudio que vai ser amplificado numa montagem amplificadora, passa pelo resistor de grid stopper. No resistor que eu instalei, ele não fica no caminho do sinal. Eu até tentei medir com o grid stopper inicialmente, mas a oscilação permanecia. Com o capacitor e o resistor para o terra, resolveu o problema e sem o resistor de grid stopper (geralmente ele é usado para que o amplificador não capte estações de rádio).

Veja a diferença entre a localização dos resistores citados e o circuito de teste que eu usei (os filamentos na verdade foram alimentados com AC):

[raphaelCoelho]

"Note que o resistor que eu citei ligado na grade de controle da EL34 não é um grid stopper, mas um resistor ligando a grade ao terra, diminuindo assim a impedância de entrada. O grid stopper vai ligado em série com a grade e o sinal de áudio que vai ser amplificado numa montagem amplificadora, passa pelo resistor de grid stopper. No resistor que eu instalei, ele não fica no caminho do sinal. Eu até tentei medir com o grid stopper inicialmente, mas a oscilação permanecia. Com o capacitor e o resistor para o terra, resolveu o problema e sem o resistor de grid stopper (geralmente ele é usado para que o amplificador não capte estações de rádio).

Veja a diferença entre a localização dos resistores citados e o circuito de teste que eu usei (os filamentos na verdade foram alimentados com AC):"

Uma coisa que sempre tive em mente é que grid stopper é exatamente o que tu descreveu, um resistor em série com a grade. Lendo esse fórum do sussex, alguns usuários usaram ligando os pinos dos soquetes ao terra (todos os pinos, pois usam chaves para selecionar a função de cada pino) um resistor de 100R em série com um capacitor cêramico de 270pF, e chamaram isso de grid stopper. Na primeira leitura fiquei confuso justamente por isso, achei que estava em série com a grade, mas seguindo a leitura e olhando as imagens ficou claro que se referiam ao resistor+capacitor conectando os pinos ao terra. Mas agora confirmaste para meu entendimento que o grid stopper vai em SÉRIE com a grade.

Voltando ao projeto, vou tentar o teu arranjo. Lendo agora as postagens novamente, para confirmar se eu tinha lido certo, outro usuário relatou uma melhora na leitura com um grid stopper de 3k3. Vou tentar esses arranjos junto com os ferrites beads que estão instalados! O motivo pelo qual eles, em geral, NÃO usam grid stopper, é que como as funções são chaveadas, teria um resistor em série com todos os pinos, o que não seria nada bom para os pinos referentes aos filamentos e placa. Então no projeto tem um resistor de 10K na saida da fonte negativa regulada, mas fica longe do pino, e como tem um cabo desse resistor até o pino do soquete, pode não ser "funcional".

Obrigado novamente Xformer!

[xformer]

Cuidado que para o teste dinâmico, em que você injeta o sinal de áudio na grade, o capacitor pode atenuar o sinal e aí a medição vai ficar errada.  O capacitor de 100 nF representa uma reatância de só 1591 ohms para o sinal de 1 kHz.  Para o meu teste só com tensão contínua na grade tudo bem, mas com sinal alternado não. Talvez com valor menor de capacitor e compensando na leitura da medição pode funcionar.