Post 69 - Polarizando um Giannini - parte 2

 Sequência do cálculo  (desenho no post anterior)

  Ainda não se tem a sensibilidade de entrada, ou seja, o valor da tensão máxima de entrada, isso se obtem no final conforme o valor escolhido para alguns resistores. Considera-se que será aplicado na entrada uma tensão senoidal na frequência de 1khz (pode ser outra frequência por exemplo 440hz) de modo a ser a maior tensão possivel antes da onda clipar (ceifar nas extremidades), ou seja, se obter uma sonoridade limpa na saida do amplificador.

  Este valor ainda não conhecido deve então multiplicado pela √2 (ou seja 1,41) para se obter a tensão de pico que corresponde uma onda quadrada aplicada, ou seja a coisa é toda feita supondo uma onda quadrada na entrada.

  A qualidade da reprodução dessa onda quadrada basicamente determina a qualidade do amplificador, a medição disso utlizando um gerador de sinal em varias frequências e um osciloscópio é outro assunto. Utilizando essa topologia geralmente se consegue uma boa qualidade por mais simplificado que se use sem melhorias extras no esquema (espelho de corrente, fonte de corrente constante, etc), ou a não ser que se erre muito no cálculo e nas margens de erros dos componentes em alguns pontos do esquema.

  Começa-se o cálculo de traz pra frente, ou seja pelo etapa dos transistores de saida, a tensão da fonte e a impedância do alto falante. Se não soubesse a tensão da fonte seria necessário saber a potência do amplificador ou escolher a potência que se queira. Será mostrado das duas maneiras.

  Quando se conhece o valor da tensão da fonte

  Nesse Giannini a tensão é de +36V e -36V. O alto falante de 8Ω.

  Escolhe-se então um lado do Push-Pull no desenho, supondo que se escolha o lado que se tem Q6, R17 e R18. Dos 36V tem-se que calcular a tensão sobre cada componente.

  Dos 36Vcc da fonte, de cara se pode reduzir em cerca de 10% que corresponderá a perdas na propria fonte, perdas no proprio circuito e em uma escala menor, o consumo no restante do circuito (ainda sem considerar a etapa dos transistores de saida). então 36V - 3,6V = 32,4V

  Os transistores de saida são os Tip41C, o valor de saturação de VCE no datasheet é de 1,5V, supondo que não se conhece o transistor ou se use outro sabendo-se apenas que é um modelo de acabamento plastico de média potência então escolheria-se um VCE de 2. Este VCE corresponde a um valor de tensão considerada esperdiçada no transistor no decorrente do seu funcionamento. Dai então se deduz este valor na fonte, assim 32,4V - 2V = 30,4V

  Para os resistores de ballast escolhe-se arbitrariamente um valor de resistor a ser usado no circuito. Já foi visto no post 64 quando se é melhor ter um valor maior ou menor. Será escolhido o valor de 0.33Ω para ficar igual ao valor original do circuito. Como ainda não se tem o valor da corrente máxima não da pra saber ainda qual a queda de tensão exata nos ballasts mas dá para estimar aproximadamente com a queda da tensão da fonte calculada até aqui.

  Corrente máxima provisória

  Calcula-se então uma corrente máxima provisoria aproximada com o valor de tensão descontado da fonte até aqui. I = V/R

  Imax(provisório) = Vcc da fonte / R falante = 30,4 / 8 = 3,8A

  A corrente em cada ramo do push-pull será a metade 3,8A / 2 = 1,9A

  Tensão em cima dos resistores de ballast

  Assim a tensão em cima dos resistores de ballast será: V = RI

  Vbal = 1,9A x 0,33Ω = 0,6V O engenheiro do projeto optou por duas proteções sendo dois resistores (R16 e R17), assim seria então 1,2V.

  Tensão extraida dos transistores de saida

  Então a queda de tensão total será 30,4V - 1,2V = 29,2V

  Dos 36Vcc apenas estes 29,2V virão dos transistores de saida como Vac (+29,2V e -29,2V) entretanto uma onda quadrada é como se fosse um tensão contínua.

Esta tensão será chamada de tensão alternada de pico, ou seja, será considerada a tensão máxima do sinal na saida do amplificador quando houver uma onda quadrada aplicada na entrada.

  Observa-se que é uma tensão estimada (não é um valor exato), no circuito final montado isso poderá ser um pouco mais ou um pouco menos.

Cálculo da potência do amplificador

  Tendo esta tensão é possivel cálcular a potência máxima do amplificador pela fórmula:

  Psaida = ( Vpico )² / 2 x Rfalante

  Psaida = (29,2V)² / 2 x 8Ω = 53,3W (também é um valor aproximado)

  Sem conhecer o valor da tensão da fonte

  Supondo que não se soubesse a tensão da fonte e se quizesse extrair com o esquema dado 53W de potência. O raciocínio é ao contrário:

  invertendo a fórmula tem-se: ( Vsaida )² = 2Rfalante x Psaida

  (Vsaida)² = 16 x 53,3W assim Vsaida = √ ( 16 x 53,3 ) = 29,2V

  Adiciona-se o valor de VCE saturado = 2V então 29,2 + 2 = 31,2V

  Calcula-se a corrente máxima provisória aproximada e com essa corrente, cálcula-se a valor da queda de tensão nos ballasts (+1,2V), em cima disso tudo estima-se cerca de 10% a mais. Neste caso como se teria 32,4V os 10% seria 3,24V (e não 3,6V como no processo feito com a tensão da fonte). Daria uma tensão final de 35,64V para a fonte e arredonda-se para 36V.

  Corrente máxima real definitiva

  O importante é que o valor de 29,2V é o valor usado para o cálculo daqui pra frente (sendo generoso supondo que não haverá mais perdas). Assim pode-se ter a corrente máxima definitiva.

  Imax = 29,2 / 8Ω = 3,65A   (no cálculo provisório deu 3,8)

  observação: a corrente máxima é considerando os dois transistores do push-pull juntos, a tensão é 29,2V de cada transistor de saida mas cada um conduz um semi-ciclo de cada vez. Então seria 3,65A /2 e cada ramo do PP = 1,77A.

  Corrente média - Será o consumo de corrente em cada ramo do PP quando for aplicado uma onda senoidal máxima na entrada do amplificador e obtida na saida a onda senoidal máxima sem distorcer. Em tese é a corrente mínima para o cálculo do transformador de força. É dada pela fórmula:

  Imedio = Imáx / ∏ = 3.65A / 3,14 = 1,16A

  Escolha dos componentes nessa etapa de saida

  Transistores de saida

  Sempre se terá o momento em que um dos transistores de saida está inativo então a tensão de pico será a tensão de 29,2 mais a tensão em um dos ramos, ou seja mais a metade da tensão da fonte.

  29,2V + 36V = 65,2V escolhe-se um transistor com tensão de coletor emissor superior a essa (o Tip41C suporta 100V).

  A corrente suportada no coletor do transistor é melhor que seja maior que a corrente máxima consumida que é de 3,65A (em torno do dobro). O Tip41C suporta 6A (de acordo com seu datasheet).

  Para os resistores de ballasts que são de 0,33Ω é preciso saber a potência dissipada neles. Com a corrente definitiva. A corrente máxima definitiva é

  Vbal = 1,77A x 0,33 = 0,58V então sendo P = VI = 0,58V x 1,77A = 1,03W ≈ 1W

  Assim cada resistor deve dissipar 1W, escolhe-se então um com dissipação maior que isso. Um resistor de 0R33 por 2W (de fio) é facilmente encontrado.

observação - A tensão final da fonte deve ter sempre alguns volts a mais (por isso os 10% a mais no mínimo), pode-se reparar que no ramo do PP formado por R14, Q7, R12 e R13 tem um ballast a mais (não sei exatamente porque razão).

continua. . .

Post 68 - Polarizando um Giannini - parte 1

   Nestas postagens a seguir vou expor a maneira prática que eu faço para saber os valores de resistores e capacitores descobrindo as tensões e correntes em cada ponto do circuito da etapa de potência. É um modo simplificado e portanto não tem uma precisão de engenheiro mas funciona nesta topologia de circuito (que é a mais comumente usada).

  Esta é a etapa de potência usada no amplificador da Giannini conhecido na época como “Bagão” porque era o modelo mais potente que o famoso Baguinho da Giannini, o amplificador ganhou esse nome popular porque os modelos tinham as letras BAG1, BAG7, etc.

  Não se sabe de onde a Giannini copiou esse esquema (eles nunca projetaram nada), mas é um circuito muito bem projetado pois se consegue arrancar 50W limpos com pouquíssimos componentes e componentes baratos sendo então um circuito bem econômico.

  Este esquema não está na internet, eu copiei observando a placa original do amplificador (varios deles) na época ( nos anos 80 e 90). Eu montei uns 15 ou mais dessas potências com diferentes desenhos que fiz da placa na época.

   Como se vê a topologia é o básica classe AB com com par diferencial na entrada porém tem uma pequena modificação que foi a colocação de C2 e R5 invertidos onde o R5 faz uma função tipo terra virtual sendo o negativo do alto falante retirado desse terra virtual (num amplificador combo não precisaria de jack de saida). Nessa configuração o valor de R5 fica praticamente sendo o mesmo valor dos resistores de ballasts.

  Desse modo facilita uma montagem em serie (valores de resistores iguais facilita na montagem), uma mínima variação de R5 afeta o ganho, por exemplo com um transformador bem mais potente diminuindo R5 para 0,22Ω aumenta bastante o ganho (se não aumentar a potência do trafo irá dar hummm no som). Logicamente tudo depende também de se ter os transistores de maior potência pois haverá também mais aquecimento. Configurado nessa forma o som é bastante limpo (mais até do que do modo convencional com C2 no terra).

  Pode-se observar também os valores de R9, R11 e R15 tudo igual de 330Ω para ficar facil numa linha de montagem

 Convencionando os hfe (betas) dos transistores

  Antes de iniciar a coisa toda é preciso convencionar os betas dos transistores, o que é um chute (no saco) porque no proprio datasheet dos transistores que serão escolhidos muitas vezes há varios valores de beta para um mesmo transistor com condições diferentes de correntes. Assim muitas vezes não dá pra usar o valor de beta que está no datasheet.

  A regra geral é que usando valores maiores para o valor de beta sempre se terá valores menores de corrente de consumo, ou seja, transistores com ganho beta maior necessitam de menos corrente.

  Enquanto maior a potência do transistor menor é o seu beta, ex: um 2n3055 tem um beta de 30 e suporta uma corrente de 15A e um BC548 pode ter um beta mínimo de 100 mas suporta uma corrente de apenas 0,1A.

  Assim tem-se que convencionar ou estimar empiricamente quando será usado o Beta mínimo ou um beta médio, valores estes encontrados nos datasheets dos transistores. Os valores serão 30, 40, 50, 100 ou 200 dependendo do tamanho do transistor.

Convencionando a tensão de saturação VCE dos transistores

  A voltagem ou tensão de saturação entre coletor e emissor está entre 0,5V a 3V dependendo do transistor, transistores potentes é sempre maior, geralmente 2 ou 3V e precisa-se destes valores para o cálculo nos transistores de saida. Nos datasheets de transistores é dado este valor mas não é necessário seguir a risca. Geralmente se usa um valor ligeiramente maior (antes ter tensão de sobra na fonte do que faltar).

  Outros valores de tensão suportado pelos transistores usados bem como correntes e potência de dissipação serão observados no datasheet de acordo com o momento do cálculo.

continua. . .

Post 67 - Transistores - como é complicado

Poucos no mundo sabem - quem dera eu soubesse 

   Para se fazer os cálculos acadêmicos, ou seja, que os engenheiros fazem para calcular todas os componentes de um amplificador é muito complicado. Aqui vai uma amostra da quantidade de parâmetros envolvidos que eles têm que lidar.

Ganho de corrente Beta (Hfe) do transistor

  Num cálculo prático se faz uso apenas do beta mas num cálculo acadêmico o beta é menos importante. Uma pequena corrente aplicada na base do transistor causa uma corrente muito maior no coletor, essa proporção é o beta.

Transcondutância ( gm ) do transistor

  É a mudança do valor de corrente no coletor de acordo com a mudança de valor de tensão na junção base-emissor. A unidade é o Siemens (amperes por volt). Este é o parâmetro mais importante ao invés do beta e tem que saber interpretar gráfico.

 

  A transcondutância é também chamada do “mho” porque matematicamente é o inverso da resistência (que é “ohm”).

  O volt usado no cálculo da transcondutância tem a ver com a temperatura (chamado de tensão térmica ou volt térmico), ou seja tem valor diferente no cálculo conforme a temperatura.

  Resistência de emissor dinâmica ( "re” )

  É o tratamento que se da a transcondutância como se ela fosse uma resistência de emissor dinâmica para facilitar um pouquinho a coisa. “re” será sempre 26Ω para a temperatura ambiente e uma corrente fixa de coletor de 1mA. Se mudar um desses valores muda a coisa toda.

  A partir desses parâmetros se calcula a resistência efetiva de entrada da base do transistor. Soma-se a isso tudo o cálculo do “efeito mais cedo” (early effect) que é quando há o aumento da corrente de coletor e junto o aumento da tensão de coletor (não sei que nome em Português os acadêmicos dariam para isso).

  Capacitância de junção

  É a capacitância existente entre a junção base-emissor e a junção base-coletor. ainda tem a

velocidade do transistor, a frequência de transição, tem a SOA (safe operation area) que é a area segura de operação e talvez mais algumas coisas (tudo com gráficos).

  Pronto, agora é só juntar tudo isso e ir na calculadora fazendo as contas e ai sim poder calcular os valores dos outros componentes no circuito. Até parece que é facil e isso é só para os transistores.

  Eu só estudei curso técnico e nunca vi nada disso, quando leio sobre fico perdidinho porque é dificil de acompanhar a menos que se tenha um professor que saiba explicar muito bem. Duvido muito que universidades de eletrônica dêm muita ênfaze a isto. Pode-se contar nos dedos os livros que têm esse assunto a fundo.

Voltando para os transistorizados

Post 66 - amplificadores de potência pra guitarra - parte 4

Etapa de entrada - par diferencial ou singleton

  Singleton é o nome dado quando a entrada do amplificador tem apenas um simples transistor.

  

  Era mais usado nos anos 60 até que o par diferencial se tornou mais popular a partir dos anos 70 por ser mais facil de calcular, ter melhor estabilidade, precisar de menos ajustes.

  Apesar de ser o menos usado atualmente (praticamente não se usa mais) o singleton é a minha preferência para um amplificador de guitarra.

  Um circuito com par diferencial é muito “clean” ele corrige tudo não deixa o circuito produzir 2ª nem 3ª harmônicas se o sinal não entrar a um nivel exageradamente alto na entrada.

 Isso acontece porque os flancos positivos e negativos da onda do sinal de entrada são amplificados por igual simetricamente, no entanto se o sinal entrar muito forte e saturar o volume de entrada irá produzir um nivel alto de 3ª hamônica e pouca 2ª harmônica, e como se sabe a 3ª é feia na guitarra (é feia em qualquer som).

  Já o singleton é o contrário qualquer pequena instabilidade no circuito ele já produz a 2ª hamônica em um nivel maior que a terceira, não tanto quanto uma válvula mas produz. O sinal é amplificado assimetricamente (um flanco sai mais amplificado do que o outro). Assim quando o circuito distorce por elevação o sinal de entrada até ceifar os picos o som é mais agradavel.

  A tal distorção THD odiada pelos hi-fi aficcionados é bem mais alta num singleton mas a guitarra não está nem ai pra isso.

  Calcular os resistores de polarização, ganho do amplificador é bem mais complicado num singleton porque é mais crítico de se obter boa estabilidade com baixa distorção (senão vira um pedal de distorção de potência). Geralmente se tem dois pontos de retornos para reduzir a distorção e equilibrar o ganho, o retorno global é o ponto principal para o ajuste de ganho (R7 sobre R3 no desenho mas não é só dividir um pelo outro). Este desenho é apenas um exemplo, existe variações.

   Já no par diferencial já existe as pre determinações (que estão no desenho) no entanto R2 não precisa ser exatamente igual a R4, é igual quando se determina um ganho no par para ser igual a 1. Quem amplificará tudo será o transistor VAS. Tudo está desenhado do modo mais simples (suficiente para guitarras) e logicamente há muito mais melhorias e circuitos extras (no lugar de R3 e R6) para um amplificador hi-fi que nem vou comentar aqui pra não complicar. 

  Nos próximos exemplos de circuitos farei alguma explicação de como eu faço cálculos de maneira prática até o limite que eu sei como técnico.

Voltando para os transistorizados

Post 65 - amplificadores de potência pra guitarra - parte 3

  Não sou muito chegado em simuladores digitais (raramente uso) mas simulei o circuito deste amplificador da heathkit no Multisim substituindo os transistores por transistores aproximados e facilmente encontrados. O resultado é bastante surpreendente para a simplicidade do circuito.

  Injetanto uma onda senoidal de 775mV (referencial para 0db), 1000Hz e com Rteste de 18K obtive 6,3V AC na saida com a onda senoidal perfeita. Logicamente o circuito foi projetado de uma forma trancada, quero dizer para não precisar de ajustes de corrente ao ser fabricado para facilidade de fabricação em serie.

  Mexendo nos valores dos componentes o valor de R35 melhorou a forma de onda na saida tendo seu valor em 120Ω ao invés do original 91Ω. Este parece ter sido um valor crítico no projeto pois é o único marcado com 5% de margem de erro (naquele tempo não existiam resistores de 1%) e deve ser o de ajuste de corrente de repouso.

  Tendo 6,3Vac na saida a potência seria de (6,3)²/4Ω = 9,9W (menor que a chutada no post anterior) usando uma resistência de 4Ω na saida como se fosse o alto falante. Colocando um indutor em paralelo e chutando um valor de 4mH a potência aumenta um pouco (indutância de alto falantes geralmente estão entre 2 a 20mH), aumentando o valor do indutor (o que significaria alto falantes maiores) a potência aumenta praticamente sem clipar o sinal. Não sei até que ponto isso seria válido com a coisa real.

  Aumentando o valor de R41 para 2k2 (ao invés de 1K) a tensão de saida aumenta para 8,1V dando uma potência de 16W com um soft clip no topo da onda e aceitavel como clean para guitarras.

  Injetando 210mV em R27 (4k7) que é o valor original da resistência no circuito para o canal normal se obtem a senoidal perfeita com 6,5V na saida e 10,5W, ou seja este é o valor de sensibilidade de entrada. Ao injetar em R25 (2K2) do canal reverb se obtem 9,4V na saida sendo a potência de 22W com clipagem na onda em cima e em baixo e alguma distorção de cruzamento (crossover) que sendo pouca as guitarras não ligam pra isso.

  O consumo normal medido no simulador foi de 800mA com a senoide e de cerca de 1A com ela clipada dando os 22W de potência.

  Um dia eu ainda construo este ampli de verdade pois parece ser um amplificador muito bem projetado para a época e de boa sonoridade para guitarras (e muito barato).

Voltando para os transistorizados

Post 64 - amplificadores de potência pra guitarra - parte 2

  Este é um exemplo da configuração descrita na parte 1. O esquema é de um amplificador Heathkit de 1966 (TA-16). A unidade de potência propriamente dita é formada pelos transistores Q8, Q9 e Q10.

  Se observarmos Q6 e Q7 na realidade eles formam um pre-amplificador universal como o descrito no post 5 (de junho de 2016), este pré recebe o sinal dos pré amplificadores de cada canal (este amplificador tinhas dois canais de pre com dois transistores cada), ou seja, na realidade formam uma cascata de 4 transistores de pré amplificação em cada canal.

  O conjunto Q8, Q9 e Q10 em tese numa primeira vista o ganho seria o valor de R34 da realimentação + R35 dividido por R35 ( 2291/91 = 25 vezes ), mas nessa topologia não é muito válido pois além dessa realimentação e da realimentação local do pré universal tem-se uma realimentação global da saida na entrada formada por R41, R42 e R28. Esta é a realimentação principal onde se pode ditar o ganho variando preferivelmente R41 (maior valor = menos realimentação = maior ganho). Por isso é dificil ter uma fórmula simplificada que determine exatamente um valor especifico de forma facil. Com um circuito simplificado como este não chegará nem na metade de 25.

  Desconsiderando C21, R37 e R36 em serie são calculados de forma a dividir a tensão da fonte (38V) mais ou menos ao meio (tem 18,8V na base de Q10). Por ser um amplificador de fonte simples é necessário ter o capacitor C22 de saida para barrar a tensão DC (de 18V) e deixar passar só a tensão AC (que é a tensão do sinal amplificado).

  Como a impedância é muito baixa (impedância do alto falante) o valor do capacitor tem que ser enorme para ser possivel passar os graves. 2500uF para guitarra, se fosse um som hi-fi tinha que ser uns 4000uF.

  O circuito assim sem ter o C21 já amplifica mas a inclusão de C21 tem uma função importante que vou tentar explicar abaixo.

  Funcionamento do bootstrap

  Dos emissores dos transistores de saida parte do sinal AC sempre retorna pelo capacitor C21 para as bases dos mesmos.

  A tensão DC no polo negativo do capacitor C21 tem 18,3V, o polo positivo tem em torno de 29V porque entre os resistores R36 e R37 tem a metade dos 18,8V menos a tensão total da fonte. Desse modo o capacitor está sempre carregado com algo perto de uns 9V sempre quando Q9 estiver em condução (o polo negativo de C21 estará aterrado).

  Quando a tensão do sinal AC tem a fase negativa o referencial no polo negativo que antes era 18,3V será menor porque se estará diminuindo os 18,3V de um valor que é o da fase negativa seja ela qual for (depende do volume de sinal aplicado, ou seja do valor máximo do swing da onda do sinal). Nesse momento o capacitor ficará então carregado com uma tensão maior que os 9V (o polo negativo ficou mais negativo ainda).

  Quando a fase da onda se inverter o efeito será o contrário, a tensão no polo negativo irá aumentar para mais que os 18,3V (18,3 é a referência do polo negativo como se fosse zero ou o terra), isso vai empurrar a tensão maior que o capacitor armazenou no momento da fase anterior para cima, ou seja, a tensão vai ter que sair pelo polo positivo do capacitor.

  Isso fará aumentar o sinal de entrada pois se estará adicionando ao sinal maior tensão de realimentação pois se aumentou a carga do capacitor.

  Boot a tradução é bota e Strap é alça, então é como se enfiar o pé dentro da bota e puxar com a alça para retira-lo, essa foi a ideia da palavra para o funcionamento.

  

  Cálculo estimativo da potência

  Como o ganho de amplificação não é muito, com rendimento máximo o swing AC máximo do sinal da guitarra amplificado ainda será muito baixo pela falta de transistores excitadores drives para os transistores de saida em relação a tensão DC, ou seja, precisa de Vdc alto para se obter um Vac de saida baixo. Pode-se chutar por altos um swing de umas 5 vezes menor que a tensão de alimentação Vdc (isso considerando uma entrada de sinal senoidal e saindo limpo).

  Assim: em 4 ôhms  38Vdc / 5 = 7,6Vac

  P = ( 7,6Vac )² / 4 Ω = 14,4W

  em 8 ôhms  

  P =  ( 7,6Vac )² / 8 Ω = 7,2W

  Dois detalhes fazem esta simples antiga potência ser um pouco melhor (para guitarras) do que as potências atuais com circuito integrados.

  1 - o pre amplificador universal na entrada quando o sinal é saturado gera mais distorção de segunda harmônica do que atuais potências com amplificadores diferenciais (ainda será visto) o que é desejavel para guitarras.

  2 - Os transistores de germânio usados no circuito inclusive os de saida (hoje caríssimos se achar para comprar) soam melhor para guitarras (lembram do fuzzface?).

continua. . .

Voltando para os transistorizados

Post 63 - amplificadores de potência pra guitarra - parte 1

  Os amplificadores de potência transistorizados para guitarras não tem nada de diferente, são as mesmas configurações sendo Push Pull em classe AB ou B (um meio termo entre isso dependendo dos ajustes). A qualidade para o transistorizado não precisa ser tal qual os para alta fidelidade sendo então o circuito mais simplificado sem muitas correções para diminuir as distorções causadas pelos transistores.

  Logicamente sendo uma configuração simples o som não sai nada agradavel como uma potência valvulada. Então é necessário algumas correções de equalização principalmente no pré pra tentar melhorar a sonoridade, contudo eu tenho visto alguns esquemas novos que alguns fabricantes tem tentado melhorar direto na potência algo que pretendo também tentar a medida que tiver tempo.

  Válvula X Transistor

  Isso já é muito falado mas apenas lembrando 3 diferenças mais principais. Uma boa potência tipo para hi-fi seja transistorizada ou a válvula não deve colorir o som com hamônicos extras e ter a distorção (seja lá qual for o tipo) bem baixa.

1 - O valvulado geralmente colore o som amplificando sempre com um pouco mais de ganho as segundas harmônicas exemplo, uma nota La de 440Hz a frequência de 880Hz contida nessa nota vai ser mais amplificada num valvulado do que num transistorizado.

  Já no transistorizado a harmônica mais amplificada é a terceira. A segunda soa bem para guitarras, a terceira não, quando a potência for saturada com muito ganho no sinal de entrada. Essa é a principal diferença.

2 - A válvula atrasa o som (como se fosse um delay), o atraso é mínimo mínimo mas atrasa, os eletrons viajam no vácuo entre a grade e a placa, no transistor é como se a grade e a placa estivessem coladas uma na outra (a junção de materias diferentes é colada uma na outra).

3 - A válvula dá mais linearidade na sua amplificação, o transistor é mais logarítmo. Isso pode ser notado ao se tocar uma nota na guitarra, o primeiro ataque da nota sai sempre mais forte num transistorizado e a sustentação morre mais depressa, já no valvulado a coisa é mais linear.

  Eu nunca fui de estudar muito a fundo as potências transistorizadas e do que eu estudei já até esqueci muita coisa pois faz muito tempo atraz, sempre escolhia uma potência e montava e sempre preocupando em fazer todas as melhorias no pré. Desse modo vou apenas expor de maneira bem simples o que eu aprendi com o tempo (comprando livros) e até hoje estou aprendendo por ai (com a internet), a medida do possivel vou colocando esquemas e ir observando as diferenças.

  Hoje se faz muito uso dos circuitos integrados de potência (a maioria dos fabricantes de amplificadores) mas alguns soam simplesmente horriveis nas guitarras tendo que ter muita correção no pre. Aqui vou concentrar nos circuitos com componentes discretos.

  Entendendodo a topologia

  Mesmo sendo uma coisa análoga a uma potência válulada é bem mais complicado de entender (pelo menos eu acho).

  Push pull no transistorizado

  O par casado de transistores um NPN e um PNP são os transistores de potência.

  A fase positiva do sinal vindo do VAS (estagio amplificador de voltagem) faz o transistor NPN conduzir carregando o capacitor de saida, o sinal AC passa por ele indo ao alto falante, a tensão DC é empurrada para no capacitor mas para nele, A DC não passa.

  Quando a fase for negativa quem conduz é o transistor PNP, o sinal AC passa pelo capacitor e o transistor puxa a energia DC contida no capacitor para entrar em estado de condução pois o transistor NPN nesse momento está cortado não deixando passar tensão positiva diretamente da fonte para alimentar o PNP (este se alimenta da carga do capacitor). 

 Assim se tem o funcionamento Push-Pull (empurra e puxa) em classe B (em classe AB os transistores de potência são polarizados de forma a não se desligarem totalmente como na classe B).

  Transistor VAS e realimentação

  É mais ou menos parecido com a configuração valvulada “concertina” que expliquei no post 36 onde se separa as fases invertidas do sinal, porém aqui o transistor amplifica e muito a tensão.

  Configurado dessa maneira simplificada o transistor VAS pode também ser chamado de driver excitador do par de potência. Ele sofre e se aquece facilmente a qualquer variação de corrente pois não há transistores drives dedicados para excitar os transistores de potência.

  Realimentação negativa

  Igualmente a um valvulado, do sinal amplificado que vai para o alto falante se retira uma porção que volta como realimentação negativa para reduzir as distorções (é chamada negativa simplesmente porque teve a fase invertida no transistor Vas), esta realimentação entra de volta no transistor VAS mas geralmente funciona melhor entrando em algum transistor anterior (buffer ou amplificador) fechando um loop de realimentação. Num valvulado essa realimentação pode até não existir (loop aberto), mas com transistor é obrigatório e com um nivel maior, o sinal realimentando invertido bate contra o sinal que entra no Vas (sem inverção) reduzindo também o ganho.

  Resistores de balast

  O dois resistores de emissores na saida dos transistores de potência são chamados de resistores de “balast”, a tradução mais aproximada seria resistores de amortização ou de amortecimento. Muitos eletrônicos não sabem bem a função deles e a “escola não ensina” ou ensina só uma parte, aqui vai:

  Uma das funções é ajudar a dissipar o aquecimento dos transistores de saida, ou seja, estabilidade térmica sendo cada um uma carga para a saida de cada transistor antes do alto falante (assim um transistor não é carga direta do outro). Os valores usados geralmente são 0,33Ω (0R33) ou 0,47Ω (0R47) ou 1Ω, nunca outros valores.

 

  Se a potência de dissipação máxima dos transistores escolhidos para a função estiverem com pouca folga em relação a potência máxima que irão suportar os valores dos balasts é melhor que sejam de 1Ω, entretanto este valor maior está em serie com o alto falante fazendo perder potência principalmente nas baixas frequências (pra guitarra não é muito problema).

  Uma outra função é ajudar a dividir melhor a corrente entre os transistores pois cada transistor tem diferentes resistências internas e também diferentes ganhos HFE por mais bem casados que sejam (os PNP têm sempre um ganho beta maior). Em amplificadores que possuem mais transitores em paralelo pra maior potência é imprensendivel o uso dos balasts.

  Os circuitos empregados em amplificadores transistorizados são bem mais complicados, há muita variação de circuitos, os transistores são complicados para funcionarem perfeitamente e necessitam muitos artificios de circuitos extras para fazer correções. Para isso seria necessário varios exemplos e explicações de um por um. Felismente existe no youtube alguns bons samaritanos brasileiros que conhecem bastante com muitos videos explicativos, no entanto os ensinamentos são para amplificadores de audio em geral e não especializados em amplifcadores específicos para guitarras.

continua. . .