Tentando desenvolver Preamp Valvulado de Baixa Tensão

[RafaS]

Eu acho que seu procedimento está certinho, mas tenho uma observação a fazer: é melhor fazer o desacoplamento da fonte de dois estágios consecutivos (por exemplo, dois estágios estão ligados no mesmo ponto de 220Vdc). Pode haver influência de um estágio em outro que compartilhe o mesmo ponto de fonte. Separe-os colocando mais um resistor e capacitor (vai derrubar um pouco a tensão) entre os HTs de cada estágio.
O ValveWizard diz pra desacoplar a cada dois triodos do pré (ou a cada um estágio a pentodo), mas como um dos triodos consome bastante (4,5mA), talvez seja melhor separar.

Para entendimento... isso seria necessário em cada triodo, ou só no caso dos dois primeiros em que há uma disparidade maior?

Esse desacoplamento eu consigo entender no caso da formação dos filtros ali, mas o conceito em si, de desacoplamento, via estes resistores, eu não entendo muito bem. O que exatamente é isso e a que se destina?

E última pergunta, no caso desse resistor a ser inserido, o valor dele precisa ser tão alto quanto os anteriores? Pode ser algo na casa de 100R (2W)?

[xformer]

Para entendimento... isso seria necessário em cada triodo, ou só no caso dos dois primeiros em que há uma disparidade maior?

Tente montar o pré de forma a poder fazer experimentos. Pode ser que precise separar, pode ser que não. Veja na prática o que fica melhor (menos ruído, etc).

Esse desacoplamento eu consigo entender no caso da formação dos filtros ali, mas o conceito em si, de desacoplamento, via estes resistores, eu não entendo muito bem. O que exatamente é isso e a que se destina?

O desacoplamento é via resistor e capacitor (que formam um filtro RC).  Cada capacitor forma um pequeno reservatório de carga elétrica, de forma a manter o nível de tensão na fonte para cada estágio menos flutuante. Fazendo analogia com hidráulica, é como se você estivesse no chuveiro e alguém dá descarga e no vaso não tem um reservatório de água. O fluxo de água para o chuveiro diminui se o encanamento for comum aos dois (chuveiro e descarga).  Quando tem o reservatório da descarga, o impacto é menor no chuveiro (pois o grande fluxo inicial usado na descarga vem do reservatório e não do encanamento que vem da caixa d´água).
Desacoplar em eletrônica é apenas separar as fontes, com a ajuda de capacitores locais (os reservatórios). O resistor faz o papel de encanamento e separa os pequenos reservatórios.  Isso é muito usado com circuitos integrados, que geralmente tem capacitores ligados próximos às linhas de alimentação do ci (muito importante em circuitos digitais, onde há muito chaveamento, pra não propagar esse ruído para os demais cis via trilhas de alimentação).

E última pergunta, no caso desse resistor a ser inserido, o valor dele precisa ser tão alto quanto os anteriores? Pode ser algo na casa de 100R (2W)?

O valor de resistência vai depender de quanto você aceita perder de tensão. Se no primeiro, você usar 200V, partindo de 220V, precisa de 20V/1,8mA=11,11kohms.  Com 100 ohms a perda é de 0,18V, talvez isso seja pouco para uma flutuação maior que vai se refletir mais rapidamente no estágio anterior. Com 20V de diferença, você tem mais margem para flutuação dos 220V e mais tempo para que a flutuação se propague.  Ao multiplicar R x C, você acha um valor correspondente a uma constante de tempo (ohms x farads = segundos) que define a taxa de variação da tensão nos elementos do filtro RC. Quanto maior essa constante RC, mais tempo leva para carregar (e descarregar) o capacitor.

[RafaS]

Entendido! Esse desacoplamento inclui um capacitor como nos filtros de modo geral.

Parece que estamos no ponto em que o que precisa mesmo é montar o projeto e então daí resolver problemas que aparecerem.

Estão a caminho uns CI's de flip flops que comprei para acionar o relé da troca de canais. Cheguei a fazer um circuito toggle com o NE555 e deu certo e tudo, mas vou experimentar CI's dedicados, e buscar um circuito mais compacto.

***

Nos próximos desdobramentos ainda falta trocar umas idéias sobre o layout físico do circuito do pré amplificador.

Há uma placa estado sólido pra potência e ela tem seu próprio transformador. O espaço está bastante pequeno no chassis. Há ainda a fonte do preamplificador, o circuito do mesmo, e o transformador dele para acomodar.

***

Alguma contraindicação quanto a alimentar os filamentos com 6V regulados em corrente contínua?

Não vejo mal em trançar os fios do secundário 6,3V e alimentar as duas válvulas com corrente alternada, mas me parece boa prática usar corrente contínua.

A impressão que tenho é que certas coisas em termos de amplificadores foram ideadas por constrições de custo, e repetidas apenas por tradição - mas não precisa ser necessariamente assim se os custos não estão tão apertados a ponto de exigir isso...

[kem]

Alguma contraindicação quanto a alimentar os filamentos com 6V regulados em corrente contínua?

Nenhuma. Se bem feito, é a melhor opção. Não esquecer de aterrar.
Antes de montar o pré já com chaveamento, monte como prés independentes e teste cada um até chegar onde te agrada. Depois você cuida do chaveamento.

[RafaS]

Alguma contraindicação quanto a alimentar os filamentos com 6V regulados em corrente contínua?

Nenhuma. Se bem feito, é a melhor opção. Não esquecer de aterrar.
Antes de montar o pré já com chaveamento, monte como prés independentes e teste cada um até chegar onde te agrada. Depois você cuida do chaveamento.

Essa questão do aterramento me confunde.

Um cavalheiro olhou o projeto e me disse "aterra essa fonte!".

Quando olho um projeto no entanto, como digamos do AX84 (Hi Octane), o terra propriamente é uma conexão do pino médio da tomada, o Terra, com um ponto de aterramento da carcaça.

No restante eu vejo a referência GND (aquele simbolo que lembra um pinheiro de natal de cabeça pra baixo).

Quando falamos em terra aqui estamos falando também em Ground? O trilho negativo da fonte, onde vão os GNDs do circuito do sinal (como os cátodos das válvulas) é então referenciado pra carcaça, ao invés de apenas "flutuar"?

Eu não estou entendendo onde o Terra e o GND confluem. Ainda essa semana montei um monte de circuitos para instrumentação, havia GND e ponto. Agora se monto um painel com motores trifásicos, há GND para o comando (que é apenas 0 Vdc), o Neutro (nem sempre sequer conectado) e então o PE (Ponto de Equivalência, Terra mesmo, tal qual o pino da tomada que raramente é ativo na rede elétrica doméstica).

No caso de um preamp como esse, estamos falando em Terra, GND, ambos, conectados entre si, flutuando, ou o quê?

E quão bom é um aterramento na carcaça, que não tem continuidade pela falta de aterramento na maioria das redes elétricas residenciais?

Estou realmente confuso. Estudo Mecatrônica e se levo dúvidas relativas a áudio nem sempre recebo boas respostas dos professores...

[Matec]

RafaS

Em termos de eletrônica "Terra" e "GND" ou como preferir "ground" são a mesma coisa , ou quase.

Mais especificamente é um ponto de referência do qual se medem todas as tensões do circuito.
A maior importância de se saber isso, é que existem pontos que estão ligados ao terra, mas que na prática tem um potencial diferente dele.
Quando você liga uma parte do circuito nesse local, pode haver interferências, ruídos ou mesmo oscilações. Aparentemente está tudo correto, mas na prática pode-se dizer que o circuito está mal aterrado. Os motivos para isso acontecer são vários, mas os resultados são ruins.

Num valvulado, o circuito dos filamentos é algo à parte, que deve ser apenas referenciado a um ponto do circuito (não obrigatoriamente ao terra). Mas o que o pessoal costuma fazer (em especial com alimentação DC), é utilizar o barramento do terra como passagem da corrente de filamentos. Aí surgem ruídos. E ficam perguntando aos outros o que é que está acontecendo.

Abs

[RafaS]

Vou tentar organizar as idéias aqui então.

Tomemos esse esquemático:

http://www.ax84.com/static/hioctane/AX84_Hi-Octane_101004.pdf

Vamos chamar por hora o aterramento da carcaça de PE. O aterramento de proteção, que em última instância é ligado ao pino central da tomada.

Não é essa a função desse aterramento?

Ele é bem discriminado no esquemático como um aterramento específico. Está ali logo depois do jack de entrada do sinal.

***

Ainda a seguir no esquemático todos os demais pontos são GND. Se aprendi certo, conforme fui ensinado, GND não seria exatamente o mesmo que aterramento. Seria um referencial.

Liguei outro dia aqui uma válvula, e não aterrei propriamente. Liguei os pontos GND no negativo da fonte. Ou seja, referenciei o cátodo ali, e então tive uma diferença de potencial (o que é uma obviedade necessária para ter enfim alimentação no circuito, certo?).

***

Se bem entendo, para o propósito de um projeto assim, "aterramento" e "GND" se confundem porque a referência para o GND é justamente o aterramento? Temos coisa similar quando numa instalação de motor o PE e o Neutro estão ligados juntos.

Essa barra de aterramento então está inicialmente lá na fonte (conforme o esquemático demonstra) referenciada ao PE, e ao longo de todo o circuito tudo se encontra ali. Isso?

***

Filamentos: o secundário que corresponde à alimentação deles ali, para todos os efeitos, está flutuando. Ele tem uma referência em si mesmo, mas não uma no aterramento per se. (Sinceramente, se fosse fazer como imaginava, iria retificar aquilo, filtrar, e manter assim, flutuante, sem referenciar pro Terra, o mesmo do restante do circuito...)

***

A tomada: nem sempre (quase nunca) dispõe de um aterramento de fato em residências. O que para a rede elétrica da casa, funciona. O Neutro faz um caminho de retorno satisfatório.

Devo entender que se por um lado então isso não cumpriria essa função de segurança, numa tomada não aterrada, acontece que a carcaça está necessariamente a potencial 0v, e portanto isso evita que o circuito do amplificador fique flutuando (referenciado em si mesmo)?

Eu fiz isso num pedal de overdrive que fiz. Alimentação 9v. 9-0. Tomei por GND meu zero-volt, e referenciei a carcaça do pedal a 0V. Voilà, "aterrado" (da forma como vim a ser ensinado o que é aterramento, não na verdade, mas é um GND).

***

Eu peço desculpas se estou complicando o que é simples. Eu invariavelmente preciso entender as coisas mastigadinhas. Sem isso eu fico boiando.

Adicione a isso o fato de que meu transformador é o exato oposto desse esquemático aí do AX84. Meu secundário de alta tensão não tem derivação central. E no entanto o secundário destinado aos filamentos tem! Pensar ao inverso não está sendo fácil.

[Matec]

Uau! Vamos com calma. Você não vai aprender tudo em uma semana.

Vamos ver se podemos responder tudo sem misturar mais os assuntos. Vou enumerar as respostas de acordo com as perguntas.

1- Esse "aterramento" (sim é um aterramento) e serve para desviar alguma tensão que por acaso apareça na carcaça do equipamento para a mesma referência do Terra Da Rede Elétrica que por sua vez está ligado ao chão, ao Planeta Terra onde pisamos. Serve mais como uma proteção para nós mesmos. E um pouco para evitar ruídos externos ao equipamento.

2- Num circuito, o símbolo do GND significa que tudo que está ligado nele, está ligado ao mesmo ponto de referência. Se você ligou tudo no mesmo ponto então você aterrou o circuito. Porém não confunda GND com Chassis. Se o chassis não entrou no circuito não quer dizer que o circuito não está aterrado, e sim que o chassis não foi aterrado.

3- Novamente não confunda o "Aterramento de Proteção" com o "Ponto de Referência". Um circuito pode estar devidamente bem Referenciado ao "seu Terra" e não estar Aterrado à rede elétrica. O ideal é que esteja ambos. Mas um não é dependente do outro.

Essa barra de aterramento então está inicialmente lá na fonte (conforme o esquemático demonstra) referenciada ao PE, e ao longo de todo o circuito tudo se encontra ali. Isso?

?

Meio confuso. A princípio tudo que está aterrado é tomado como um único ponto. Porém por comodidade esse "Aterramento" é feito diretamente ao chassis porque é nele que você encosta em primeiro lugar.

4- O circuito dos filamentos não está flutuante não, ele está referenciado ao ponto "A" que por sua vez está ligado ao cátodo da válvula de power. Esse é um referencial alternativo que costuma ser utilizado em amplificadores classe A, mas não é obrigatório.

5- As tomadas sem gnd deixam os equipamentos flutuantes em relação ao terra. O que acontece é que não havendo uma corrente expressiva circulando, às vezes o choque é pequeno demais, só um leve "formigamento" . Porém todos, alguma vez, já sentimos um ligeiro Choque em algum equipamento já meio baleado. Nada disso ocorreria se o chassis estivesse devidamente conectado ao terra da rede.

Eu fiz isso num pedal de overdrive que fiz. Alimentação 9v. 9-0. Tomei por GND meu zero-volt, e referenciei a carcaça do pedal a 0V. Voilà, "aterrado" (da forma como vim a ser ensinado o que é aterramento, não na verdade, mas é um GND).

É isso mesmo. Isso é um referencial. Só que você não mediu se o "seu" gnd estava no mesmo referencial do GND da rede elétrica.

6-

Adicione a isso o fato de que meu transformador é o exato oposto desse esquemático aí do AX84. Meu secundário de alta tensão não tem derivação central. E no entanto o secundário destinado aos filamentos tem! Pensar ao inverso não está sendo fácil.

Não há problema algum "o terra é só um ponto de referência..."

Abs

[xformer]

Pra ajudar, Rafael, leia também esse artigo do ValveWizard:

http://www.valvewizard.co.uk/Grounding.pdf

Uma última coisa, se seu transformador tem secundário de 6,3Vac com center tap, vai ser muito difícil conseguir 6,3Vdc (decentes e sem um ripple considerável) a partir dele. Nesse caso, alimente os filamentos com AC mesmo.

[kem]

Uma última coisa, se seu transformador tem secundário de 6,3Vac com center tap, vai ser muito difícil conseguir 6,3Vdc (decentes e sem um ripple considerável) a partir dele. Nesse caso, alimente os filamentos com AC mesmo.

Bem lembrado. E se for esse o caso, aterre o CT do secundário de 6.3V.
Deixar os filamentos flutuando é uma boa fonte de ruídos.

[RafaS]

@Matec,

1- Esse "aterramento" (sim é um aterramento) e serve para desviar alguma tensão que por acaso apareça na carcaça do equipamento para a mesma referência do Terra Da Rede Elétrica que por sua vez está ligado ao chão, ao Planeta Terra onde pisamos. Serve mais como uma proteção para nós mesmos. E um pouco para evitar ruídos externos ao equipamento.

Sem conflito aqui. É o aterramento de proteção e ele é comum a muitos tipos de aparelhos e máquinas elétricas.

2- Num circuito, o símbolo do GND significa que tudo que está ligado nele, está ligado ao mesmo ponto de referência. Se você ligou tudo no mesmo ponto então você aterrou o circuito. Porém não confunda GND com Chassis. Se o chassis não entrou no circuito não quer dizer que o circuito não está aterrado, e sim que o chassis não foi aterrado.

Não que tenha confundido GND com chassis. Mas sim que tomei que o Chassis era o ponto onde se concentrava o aterramento. O que, estou percebendo agora, não é bem assim.

3- Novamente não confunda o "Aterramento de Proteção" com o "Ponto de Referência". Um circuito pode estar devidamente bem Referenciado ao "seu Terra" e não estar Aterrado à rede elétrica. O ideal é que esteja ambos. Mas um não é dependente do outro.

Referenciado ao seu terra, sem ser à Terra. É isso que eu chamava ali de "flutuante", mas pelo que vejo, não é o caso. Se ele possui um GND (em si mesmo) e o circuito está conectado a ele, então ele está aterrado de fato.

Meio confuso. A princípio tudo que está aterrado é tomado como um único ponto. Porém por comodidade esse "Aterramento" é feito diretamente ao chassis porque é nele que você encosta em primeiro lugar.

Certo! A função é mais de proteção do que de funcionalidade do circuito de áudio, isso? Hummmmm...

4- O circuito dos filamentos não está flutuante não, ele está referenciado ao ponto "A" que por sua vez está ligado ao cátodo da válvula de power. Esse é um referencial alternativo que costuma ser utilizado em amplificadores classe A, mas não é obrigatório.

Me passou batido isso. É verdade.

****

Matec, agora me está parecendo que eu havia invertido a ordem dos fatores.

Não é que o chassis (e por conseguinte o terra da rede) que referenciam o circuito...

... e sim o circuito está dando uma referência para o chassis, ao ser conectado a ele...

... dando funcionalidade ao chassis e não o contrario...

Na forma como eu estava raciocinando, o chassis (conectado ao aterramento da rede) não servia apenas para proteção, mas para referenciar o circuito.

Se bem entendi agora, eu estava raciocinando ao contrário no que diz respeito à parte que não é a de segurança, mas sim do funcionamento do aparelho de áudio.



-----@Kem

Em que ponto do circuito se deve aterrar os CT dos filamentos?

@Kem e xformer

Pelo fato de ter derivação central esse secundário para filamentos não me permitiria ter uma DC bem filtrada, isso? Tive a impressão de que o fato de possuir derivação central foi determinante na resposta, e meu primeiro pensamento, foi "Mas se o center tap fosse simplesmente ignorado não é como se não existisse?"

Mais um detalhe sobre o circuito. O sistema de chaveamento de canal é para ser (nos planos) com 6Vdc disponíveis para um relé DPDT 6V e um circuito integrado de porta lógica. O plano era unir tudo em uma coisa só (como tenho 300mA extra nesse secundário) e alimentar tanto os filamentos como o circuito de chaveamento com essa tensão retificada.

Ainda seria viável alimentar os filamentos com 6,3Vac e depois dos filamentos retificar isso e alimentar esse circuito de chaveamento?
Eu disponho de um pequenino transformador 9V que poderia satisfatoriamente suprir o chaveamento, todavia a idéia inicial era ter apenas 2 ao invés de 3 transformadores montado nesse preamp...

@xformer

Excelente material! Muito obrigado!

A questão de como aterrar o circuito de modo geral ficou muito mais clara. E levantou uma outra questão que achei que iria aparecer só depois, mas no caso relativa ao layout do circuito, a sua distribuição física mesmo dos componentes.

No entanto as figuras 15.10 e 15.14 do documento parecem estar literalmente sugerindo que a disposição dos componentes da fonte seja distribuída ao longo do circuito de áudio, literalmente. Me chamou a atenção ali que os GNDs estão, à medida que surgem, conectados ao ponto "simétricamente oposto" ao ponto do filtro que alimenta aquela específica parte do circuito. Por exemplo, se de um determinado filtro sai o B+ para um ânodo em específico, o cátodo vai justamente na contraparte daquele mesmo filtro. Faz absoluto sentido mas eu estava propenso a cometer o exato erro que ele desaconselha, que seria unir todos os GNDs do circuito de audio ao GND do final da fonte em um ponto só (o que estaria desbalanceado parece agora), e pior, ainda crendo que isso seria um bom "aterramento estrela"...

Mas acho curioso que, vendo fotos de amplificadores consagrados, muitas vezes se vê uma placa dedicada à fonte, em separado do restante do circuito. Era o que iria acabar fazendo...

Percebo que certas formas de desenhar o esquemático para clareza, terminando deixando ele muito afastado do que seria o layout final. Não haveria problema em fazer o esquemático por exemplo, da mesma forma que ele o desenha nas figuras citadas (15.10 e 15.14).

[xformer]

Veja a imagem da simulação da retificação dos 6,3Vac, que você vai entender:



Perde tensão na ponte de diodos e a tensão mínima resultante não é suficiente pra se regular e alimentar os filamentos.  E pra alimentar os filamentos sem regular, com esse ripple todo, é melhor usar logo AC.

[RafaS]

Claro, os diodos...

Acho que tou precisando de uma boa noite de sono.

Vou tentar interpretar o gráfico.

Temos o ripple progressivamente reduzindo ali a partir de um ponto inicial. E então se fixando constante depois, em um ponto que temos por volta de 3,5V de componente DC, e até 7 e um pouquinho de pico que é ripple (debitada a queda de tensão da barreira de potencial dos diodos). Mas esse pico não pode ser contado para filtragem. Presumo que a carga vai lhe impôr uma queda de tensão... e como "energia não surge do nada", a área dese ripple no gráfico (em média quadrática) não iria resultar uma tensão DC suficiente... "redistribuída" (filtrada no caso).

Passei perto?



***

Impressão minha ou vou ter que usar o transformador de 9v de qualquer maneira para o chaveamento?

Se vou, não seria vantagem filtrar ele muito, mas muito bem, e com 6V alimentar os filamentos também? Temos 0,8A nesse transformador pequeno. Por um lado deixar o secundário para filamentos do transformador de potência parece sub-uso desse transformador, o que é uma pena, mas por outro lado se já vou usar o transformador de 9V para o chaveamento, e com 6V, não faria pleno sentido usar também dele para os filamentos?

No pior caso vai ficar bonito de ver aquele monte de transformadores visíveis dentro do cabeçote (prêmio de consolação).

O que os senhores fariam no meu lugar?

[kem]

O relé do chaveamento não pode ser de 5V?

Quanto a alimentação dos filamentos, para ser vantajoso usar DC, este tem que ser bem filtrado (sem ripple) e regulado. E com um secundário de 6.3V você não tem "espaço" para isso.
No seu caso é melhor usar AC mesmo.
O CT pode ser aterrado, ou alternativamente ligado ao cátodo das válvulas de potência.

[RafaS]

O relé do chaveamento não pode ser de 5V?

Pode, e aliás, tenho alguns em casa.

O de 6V era o predileto por ser DPDT enquanto que o de 5V que possuo é SPDT. Mas acredito que funcionaria sim. Mais adiante posto o esquemático que tenho até o momento, e então podemos ver isso.

Seria esse o caso então de usar um 5V, alimentar os filamentos com 6,3Vac, e retificar após os filamentos para o chaveamento?

Isso eliminaria esse terceiro transformador.

(Pensando bem tem mais um benefício nessa idéia: economizo meus dois relés DPDT de 6V para chavear pedais. Estou FARTO dessas chaves 3PDT com retenção que além de caras, não suportam uso intenso...)

No seu caso é melhor usar AC mesmo.
O CT pode ser aterrado, ou alternativamente ligado ao cátodo das válvulas de potência.

Kem, no caso não há válvulas de potência, é uma placa solid state.

Onde é melhor aterrar o CT?