Amplificador Classe A "parafeed"

[Ledod]

 Pessoal, apenas a título de curiosidade, sempre observei que em estágio de potência classe A, há sempre a questão da boa escolha do transformador de saída que deve suportar a saturação devido a corrente de polarização da válvula, sendo muitas vezes o núcleo muito maior que o necessário para, por exemplo, um mesmo estágio classe AB em push-pull.

 Bem, pensando eu, porque então não desacoplar o estágio com um capacitor? Se comparado com o passado, o preço de capacitores tanto eletrolíticos quanto de poliéster diminuíram muito e possuem qualidade muito maior que antigamente, além de valores como 10uF e 22uF de poliéster serem bastante comuns.

 Como nada se cria, um pouco de pesquisa no google já informou o nome desta topologia: Parafeed.

 

 Que basicamente polariza a válvula com uma fonte de corrente constante (com um pentodo, mosfet, indutor ou resistor) e desacopla o sinal com um capacitor de alto valor, assim usando um transformador comum, sem GAP, visto que não haverá corrente DC fluindo por ele, além do núcleo ser consideravelmente menor para a mesma potência.

 Alguns links interessantes:

 http://www.ecpaudio.com/L2.shtml

 http://tubelab.com/articles/ideas/single-ended-output-stages/

 Pergunto, alguém ja utilizou deste tipo de polarização?

 Um abraço,

 Eduardo

[VOX]

Muito interessante.Gostei da ideia.

[Ramsay]

Eu posso estar errado, mas, acho que esse esquema só funciona se houver um driver stage com outro transformador, o que é raro de se encontrar em amplificadores valvulados.

O fato é que não vejo um canal para a circulação da corrente DC no primário do transformador de saída com esse capacitor no meio do caminho.

[gfr]

O problema só mudou de lugar: o choke deve suportar a saturação devido a corrente de polarização da válvula...

[Ramsay]

Que choke??

[darkislanio]

O que fica logo acima do triodo. Seu símbolo se parece com o de um transformador, mas com apenas um enrolamento.
-----Qual a função desse choke? Ele não poderia ser omitido em algum caso, ou substituído por outros componentes sem alterar significativamente o funcionamento?

[Ramsay]

O que fica logo acima do triodo. Seu símbolo se parece com o de um transformador, mas com apenas um enrolamento.
-----Qual a função desse choke? Ele não poderia ser omitido em algum caso, ou substituído por outros componentes sem alterar significativamente o funcionamento?

Não estou vendo nenhum choke no esquema, mas, apenas um transformador inter-estágio cuja ligação do terminal de cima foi omitida.
Do jeito que aparece na imagem não passa nenhuma corrente do primário para o secundário do transformador inter-estágio, simples assim...

[darkislanio]

Estou falando daquele lá em cima, ligado ao positivo da fonte e ao segundo triodo

[gfr]

Em DC, o choque é um curto circuito, então toda a corrente polarização passa por ele, o anodo do segundo triodo fica polarizado com B+. EM AC ele tem impedância "infinita" (muito maior do que a impedância refletida do alto falante na faixa de frequencias de interesse) então a carga AC do amplificador é praticamente a  impedância refletida do alto falante.

Pode ser substituído por um resistor bem grande ou por uma fonte de corrente constante. Cada um com seus novos problemas, como dissipação de potência e diminuição da tensão de polarização do anodo... Não tem almoço grátis.

http://www.jacmusic.com/techcorner/SBENCH-PAGES/sbench/outstru.html

[Patines]

Em DC, o choque é um curto circuito, então toda a corrente polarização passa por ele, o anodo do segundo triodo fica polarizado com B+.

Dai seria trocar 6 por meia duzia, o indutor que vai ao +B tem que suportar a mesma corrente que polarizaria o transformador de saída... E ainda tem que usar o transformador de saída.  Dois elementos magnéticos no lugar de um?  Qual a vantagem?

Melhor seria usar um MOSFET como fonte de corrente ao +B.   Dai não vejo problema nenhum, pois a impedância refletida pelo transformador de saída carregando um sistema de fontes de corrente se comporta como uma fonte de tensão com uma impedância como carga.

Abracos

[gfr]

Possível vantagem: no transformador de saída não tem corrente DC, não precisa de gap no núcleo e pode ser pequeno. Mesmo o choque precisando suportar toda a corrente, talvez pudesse ser mais simples do que o transformador, mais fácil de enrolar (mas precisaria ter uma indutância grande, uma resistência DC pequena e uma capacitância paralela pequena). Usando a mesma analogia, seria trocar 12 por duas meias dúzias e esperar que cada meia dúzia fosse menor do que 6 Se fosse fácil, todo mundo fazia, esta topologia é conhecida desde sempre.

Sobre a fonte de corrente: ela vai esquentar e precisar de dissipadores - grandes. E muito bem isolados. Além disto, a excursão de voltagem disponível no anodo é menor - com um transformador ou choque a voltagem de pico a pico é algo menos do que o dobro de B+, com a fonte de corrente é uma fração de B+. Ou você teria menos potência com o mesmo B+ ou precisaria de um B+ maior (complicando a fonte) para a mesma potência.

Um artigo bem interessante:
http://www.tubecad.com/2014/09/blog0308.htm

Uma curiosidade, fazendo a fonte de corrente no anodo variável, ao invés de constante, chega-se a um amplificador push-pull, o famoso SRPP ou "Mu-amp", bastante utilizado em amplificadores OTL para headphones e em alguns pedais bem interessantes (ver designs do Jack Orman e os pedais "shaka" do Aron do forum DIY Stompboxes).

[Patines]

Possível vantagem: no transformador de saída não tem corrente DC, não precisa de gap no núcleo e pode ser pequeno. Mesmo o choque precisando suportar toda a corrente, talvez pudesse ser mais simples do que o transformador, mais fácil de enrolar (mas precisaria ter uma indutância grande, uma resistência DC pequena e uma capacitância paralela pequena). Usando a mesma analogia, seria trocar 12 por duas meias dúzias e esperar que cada meia dúzia fosse menor do que 6 Se fosse fácil, todo mundo fazia, esta topologia é conhecida desde sempre.

Sobre a fonte de corrente: ela vai esquentar e precisar de dissipadores - grandes. E muito bem isolados. Além disto, a excursão de voltagem disponível no anodo é menor - com um transformador ou choque a voltagem de pico a pico é algo menos do que o dobro de B+, com a fonte de corrente é uma fração de B+. Ou você teria menos potência com o mesmo B+ ou precisaria de um B+ maior (complicando a fonte) para a mesma potência.

Um artigo bem interessante:
http://www.tubecad.com/2014/09/blog0308.htm

Uma curiosidade, fazendo a fonte de corrente no anodo variável, ao invés de constante, chega-se a um amplificador push-pull, o famoso SRPP ou "Mu-amp", bastante utilizado em amplificadores OTL para headphones e em alguns pedais bem interessantes (ver designs do Jack Orman e os pedais "shaka" do Aron do forum DIY Stompboxes).

Bem, a vantagem de utilizar um elemento reativo (o indutor) e não desperdiçar muita energia, coisa bem importante num valvulado...  porem com um transformador com GAP também poderíamos ter esta vantagem, e somente um elemento magnético.   Alem disso, por refletir um elemento que dissipa energia ao primário, a resposta em frequência do SE seria bem mais plana que um circuito com dois elementos magnéticos.  Igualmente, uma fonte de corrente a MOSFET tornaria a resposta em frequência mais plana.  Deve ser por isso que ate mesmo no artigo citado, se fala em realimentação negativa para o parafeed.

Para diminuir o transformador e não aumentar o tamanho do circuito(cobertor curto), acho mais vantajoso perder em potencia utilizando uma fonte de corrente a MOSFET, ou mesmo a válvula.  Devemos lembrar que um amplificador classe A intrinsecamente desperdiça energia.

O amplificador apresentado na figura, se não utilizar válvulas idênticas, certamente apresentaria um desbalanço na polarização, tornando indeterminada, mas assimétrica a saturação de saída.  Existe outro tipo de mu amp que polariza a grade (ou gate)  num divisor resistivo, possibilitando uma polarização que otimiza a excursão de saída.  Esta sim seria a minha configuração preferida. Eu não esperaria um ganho grande para este mu amp, pela baixa impedância ligada na saída.

Veja a figura e coloque triodos(na minha opinião, o JFET esta mais para pentodo) no lugar dos JFETs, alem de resistores compatíveis com as impedâncias.


Logicamente, o capacitor em serie com o transformador ligados no Vout.

Abracos

[Ledod]

 Depois de alguns dias meio offline, agora consegui ler tudo para comentar.

 Realmente, a questão de se utilizar mais um elemento magnético é de fato um "desperdício" a ser considerado. A vantagem maior consiste no fato de utilizar um trafinho de saída de construção mais tosca, sem a preocupação da saturação devido ao entrelaçamento das chapas pela não existência de GAP.

 Utilizando uma fonte de corrente constante por mosfets/válvula ou resistor eliminaríamos o indutor, porém a eficiência máxima do conjunto seria ainda menor do que o classe A clássico, com transformador conectado ao B+.
 Outro problema é a ressonância que pode ocorrer devido ao arranjo LC do sistema... Se o amortecimento não for o bastante, grande parte da potência seria perdida. Por isso os autores recomendam um ajuste fino do capacitor de saída utilizando um osciloscópio para evitar oscilações.

 Para quem possui alguns trafinhos de força que não servem como saída de aúdio pelo motivo principal de não possuírem GAP (nem vou entrar na questão da resposta em frequência, capacitância e indutância dos enrolamentos), um poderia ser utilizado como indutor (o enrolamento que seria conectado a rede) outro, desacoplado por um capacitor, seria o "de saída".

 No fundo é mais uma curiosidade mesmo para que quem gosta de experimentar. Eu particularmente não conhecia este tipo de topologia e já vi alguns doidos utilizando tetrodos da série "KT", capacitores audio grade de poliéster, indutores e transformadores customizados (até com núcleos de materiais pouco convencionais) nesta topologia para evitar utilizar um transformador de saída classe A de alta potência...

 Enfim! Discussão muito interessante!

 Um abração!

 Eduardo

[Guilherme]

É verdade, discussão interessante ! Eu nunca vi ou ouvi um Parafeed mas conheço muitos ótimos SRPP como amplificadores de tensão, 12AU7 ou similar acoplada capacitivamente à um trafinho 1:1.

Embora seja verdade que não exista almoço grátis no meio S.E., a possibilidade de se utilizar um transformador de saída que não seja ***também*** um choke, é uma possibilidade incrivelmente interessante.

Transformadores S.E. com volume de núcleo avantajado tem reservado para a DC algo em torno de 9...10kgausses, sobra então uns 5kgausses para o resto (permeabilidade incremental). Sem nenhuma DC no primário de um S.E. Parafeed, temos uma situação melhor do que em um push-pull comum, onde sempre existe algum desbalanceamento DC no primário, mesmo que seja pequeno. No Parafeed não existe nenhum !

Mas como não há almoço grátis, e o capacitor ? Seria um comum chinoca ou um de 200 dólares ? E a carga de anodo, mais um elemento magnético caro(issimo) ou uma fonte de corrente constante a mosfet  ? Creio que o ponteiro pese para esse ultimo.

Ledod,  conheces algum site sério com implementações de Parafeed ?

[Ledod]

 Guilherme, eu lembrei-me de você quando abri esse tópico.

 Em amplificadores classe A SE de potencia razoavelmente alta para os padrões, uma das questões mais sensíveis é sem dúvida o transformador de saída que deve "aguentar" a corrente DC de polarização sem saturar, entrando no caso que comentou. Em hi-fi o negócio deve ser ainda mais complexo visto que a extensão da banda de reprodução de áudio é muito maior que um simples sinal de guitarra.

 O capacitor, acredito que os de poliéster/polipropileno "audio-grade" (como os caríssimos Auricap) ou mesmo capacitores de boa qualidade (Vishay, Orange Drop, Mallory) com as especificações adequadas de tensão e capacitância já darão conta do recado. Pensando nesses termos, antigamente este tipo de topologia seria um proibitiva devido ao custo dos capacitores e da inexistência dos mesmos de valores elevados.

 A eficiência do conjunto se dará primordialmente pela carga do ânodo, uma fonte de corrente constante bem como um resistor dissiparão energia em forma de calor que talvez torne a eficiência do estágio ruim.
 Já um choque, tornaria o estágio quase como um classe A, em se tratando de eficiência energética, porém com a problemática do próprio choque (seria necessário uma "linearidade" dele?).

 Abaixo tem alguns links que fiz durante uma pesquisa rápida:

 http://www.magnequest.com/diy_lessard.htm

 http://www.magnequest.com/diy_strain.htm

 http://www.monolithmagnetics.com/index.php?option=com_content&view=article&id=76&Itemid=84

 São links que parecem de gente séria desenvolvendo esse tipo de topologia em audio hi-fi, talvez sirva como inspiração!

----- Mais um interessante:

 http://www.jacmusic.com/techcorner/SBENCH-PAGES/sbench/outstru.html