Post 82 - Desenhando um pré com transistores - e os capacitores de acoplamento?

    Bom, até que dá pra chutar os valores sem cálculo nenhum e pra quem já esta prático já olha o esquema e já tem-se a ideia dos valores dos capacitores a serem usados. Mais facil ainda pra um amplificador de guitarra porque a frequência mais baixa gerada por uma guitarra é bem mais alta que a frequência a requerida na entrada para um amplificador Hi-fi.

 

  Sem chutar tanto e nem ser acadêmico demais pode-se determinar os valores com poucos cálculos.

  Os capacitores de acoplamento barram a tensão contínua entre os estágios do circuitos deixando passar somente o sinal alternado, normalmente formam com a impedância de entrada um filtro passa altas de 1ª ordem. Por ser de 1ª ordem o filtro não é muito acentuado, ou seja, a frequência escolhida de corte do filtro deixa passar ainda com bom volume as frequências abaixo (um filtro de 3ª ordem por exemplo cortaria pra valer).

  A corda mais grave da guitarra gera 82hz, assim fixando a frequência de corte em 70hz por exemplo vai passar tranquilo os 82hz e ainda vai ajudar a amenizar qualquer ruido por exemplo de 60hz da rede. Para um contrabaixo poderia-se usar uns 40hz e para amplificador de música uns 20hz (hi-fi menor ainda) para o cálculo. Enquanto mais baixa a frequência escolhida maior o valor da capacitância o capacitor deve ter.

  A fórmula usada (admitindo -3 decibeis de queda de volume na frequência escolhida para o corte) é:

  F = 1 / (2ϖ x R x C) como se quer a capacitância então fica C = 1 / (2ϖ x R x F)

  R será a impedância ( Z ) aproximada do circuito.

  Impedância de entrada

  Usando o desenho do circuito do tópico anterior como exemplo.

 

  Inicialmente determina-se aproximadamente o melhor possivel a impedância de entrada do circuito pré (ou entradas dos demais estágios de um mesmo circuito), o que vai variar de estágio pra estágio. O valor para a impedância é o maior responsavel por uma melhor exatidão no cálculo mas calcula-la exatamente nem sempre é facil.

  Geralmente considera-se a impedância de entrada como sendo simplesmente a soma do resistor stopper R1 com o resistor entre a base e o terra (Rb + ReQ2 neste circuito). Despreza-se a impedância refletida da resistência interna da base do transistor somado com o resistor de emissor.

  De forma simplificada essa impedância refletida pode ser considerada como sendo o beta (Hfe) do transistor multiplicado pelo valor da resistência de emissor. Essa impedância refletida só entrará no cálculo se o valor do resistor de emissor for baixo como neste circuito. (um resistor de 10K por exemplo elevaria a impedância nas alturas e aí passaria a não influenciar no restante do cálculo).

  Considerando um Beta para o transistor de 250 (qualquer BC549 dá mais de 300).

  Zrefletido = 250 x 560Ω = 140000Ω (140K)

  Assim entre a base e o terra tem-se o paralelo entre Zrefletido e Rb somado com ReQ2

  A impedância de entrada será Zin = R1 + (140K // 470K + 1K8)

  1K8 é um valor tão baixo em relação a 470K que pode-se desconsidera-lo para simplificar.

  Calculando o paralelo de resistores (140000 x 470000) / 140000 + 470000) = 107868Ω ≈ 108K

  Estimando R1 = 68K tem-se Zin = 68000 + 108000 = 176000 = 176K

  C = 1 / (2ϖ x 176K x 70hz) = 1 / 6,28 x 176000 x 70) ≈ 0,000 000 013

  Farady  miliF  uF   nF

           0, 000 000 013 ou seja 13nF = .013 poderia ser usado um de .022uF

  Pode-se observar que se considerar uma frequência de corte de 35hz ( metade dos 70hz) a capacitância dobraria (seria de .026uF) e a queda de volume passaria de -3dB para 0db (sem queda), assim .022 seria mais que suficiente.

  Na saida do circuito a impedância calculada ou estimada após o capacitor de acoplamento da saida (tudo que tiver depois dele) deve ser somada com o resistor de coletor (RcQ2 = 8k2) porque o sinal está sendo retirado do coletor (RcQ2 entra no cálculo).

  Geralmente a impedância é sempre mais baixa na saida e é de praxe ter o valor do capacitor de saida umas 10 vezes (pelo menos) maior que o capacitor usado na entrada (aqui seria por exemplo no minimo 22nF ou seja .22uF).

Post 81 - Desenhando um pré com transistores - Cálculo diferente - parte 2

Exemplo de cálculo 

    Inicialmente pode-se estimar uma tensão de entrada como referência apenas, pois um resistor de armortização R1 (stopper) é obrigatóriamente usado na entrada do circuito. Este resistor stopper dosa a tensão de sinal para cada tipo de aparelho que será usado na entrada. 

    Exemplos aproximados: capsula magnética de toca disco 2mV (valor pequeno para R1), guitarra 30mV (valor medio para R1) entrada de linha 350mV (valor maior para R1).

    O valor do resistor R1 deverá ser calculado depois de forma que reduza a tensão para a tensão estimada (ou próxima dela). R1 aqui inicialmente no desenho será considerado como zero ôhms, ou seja, R1 será desprezado.

    Estimando 10mV para um pré de guitarra. Então qualquer que seja a tensão gerada nos captadores o Rstopper será calculado e forma a reduzir para em torno dos 10mV e assim não saturar a saida no final.

    A potência produzida nos captadores (ou cabeças de tape gravadores, captadores de toca disco, etc) é sempre pequena e desconhecida então estima-se uma corrente bem acima para se ter folga de potência (P = VI), supondo uns 300uA (muito mais que suficiente).

    A amplificação em Q1 deverá ser muito alta então a corrente no coletor de Q1 poderá ser os 300uA (microA) propostos multiplicado pelo beta (hfe ≈ 200) do transistor apenas para efeito de cálculo.

  IRcQ1 = 0,0000003A x 200 = 0,00006A ( 60mA)

  Cálculo em Q2

    Aqui já se poderia calcular a polarização de Q1 independente de Q2 (e depois calcular Q2 independente) mas será feito de traz pra frente calculando Q2 primeiro (igual é feito em amplificadores de potência).

    Tem-se então os 60mA no coletor de Q1 e automaticamente na base de Q2. Como em Q2 a amplificação será pequena (um ganho pequeno) não se usa o beta aqui. Apenas estima-se uma corrente para o coletor de Q2 bem maior (no mínimo uma 10 vezes mais), estimando por exemplos 15 vezes mais.

      IRcQ2 = 15 x 60mA = 900mA

  Propondo uma tensão DC da fonte de 12V, então como explicado no post73 e 77 tem-se:

      Tensão em Rc = 12V/2 + 0,7V + 0,7V = 7,4V

      RcQ2 = 7,4V / 0,0009A = 8222Ω ≈ 8K2

    Assim 8K2 será o valor escolhido para o coletor, a tensão DC final no coletor poderá variar um pouquinho dependendo do valor de Re escolhido para o ganho que se quer pela simples relação Rc/Re.

   Estimando que se quer um ganho de 5 vezes em Q2

  Rc/Re = 5 então Rc/5 = Re sendo Re = 8200 / 5 = 1640 = 1K6 ≈ 1K8 valor encontravel.

    Como o circuito é autopolarizavel, Rb poderá ter uma gama variavel de valores que não altera o funcionamento (precisa apenas ser maior no mínimo umas 3 ou 4 vezes que Rc). O valor poderá ser estimado depois do cálculo de Q1.

  Cálculo em Q1

    Tem-se o IRcQ1 de 60mA então o valor de Rc será:

     RcQ1 = 7,4V / 0,00006 = 123333 ≈ 120K

  O ganho neste primeiro estágio deve ser bem alto, estimando umas 100 vezes:

     Re = Rc/200 (de acordo com a tabela no post77), Re = 120000/200 = 600Ω (o valor comercial encontravel será 560Ω).

  Falta então encontrar um valor para Rb que satisfaça Q1 e Q2.

  O valor de Rc em Q1 é de 120K, se for feito o valor de Rb umas 50 a 100 vezes maior iria para a casa dos megaohms o que barraria muito a realimentação do sinal quando colocado no emissor de Q2. Tendo pouca realimentação negativa os 10mV estimados para o sinal de entrada deveria ser muito diminuido o ou circuito iria distorcer demais.

  Assim é melhor basear o valor de Rb referente ao Rc de Q2 sempre. Em Q2 tem-se Rc = 8K2 então fazendo Rb umas 50 vezes maior tem-se Rb = 8k2 x 50 = 410K

  410K é cerca de 3,5 vezes maior que RcQ1 e já satisfaz Q1 e Q2. O valor de 470K poderá ser usado.

  O valor de Rb não é crítico e pode ser outro dentro de um certo limite que satisfaça Q1 e Q2.

    No cálculo foi usado a tensão DC de alimentação como sendo 12V. Como o circuito é autopolarizavel mesmo que se troque o valor da tensão da fonte o circuito se mantem estavel com pouca alteração no valor do sinal amplificado na saida (aumenta pouca coisa se a tensão da fonte for maior).

   Em 12V foi usado 7,4V no cálculo dos resistores de coletor (Rc) de acordo com o explicado no post77, no circuito final no entanto ao se medir as tensões, em Q2 estará próximo desse valor, mas em Q1 o valor será bem mais baixo (em torno de 1,4V) o que não importa pois o circuito é autopolarizavel. Foi feito dois cálculos separados, um em Q1 e outro em Q2.

   Se o cálculo for feito da maneira digamos acadêmica correta fica bem mais complicado e dificil. Está é uma maneira práica.

Post 80 - Desenhando um pré com transistores - Cálculo diferente - parte 1

    O pré universal

  Eu já postei e falei sobre ele em alguns circuitos anteriores, com dois transistores em cascata se monta um pré universal, a topologia já é universalmente conhecida, já está pronta, falta então saber como se calcula os componentes ao redor de forma prática (isso ainda não mostrei anteriormente).

  Esta maneira de calcular que farei aqui com certeza não é o modo mais correto mas é uma maneira prática e bem mais facil por isso é ELETRÔNICA QUE A ESCOLA NÃO ENSINA. É assim que faço e dá certo.

  É calculado como se fosse dois circuitos em auto-polarização separados e depois ligados em cascata.

  Na topologia do pré universal o resistor de base passa a ser um só, somente para Q1 mas como se fosse também o resistor de base de Q2 (a realimentação continua negativa mesmo vindo do emissor que Q2).

     R3 que polariza o coletor de Q1 também polariza a base de Q2 (então deve satisfazer os dois transistores), mas Q2 também continua recebendo realimentação negativa pois a fase do sinal que vem do emissor de Q2 se inverte novamente em Q1 contrapondo a fase mais amplificada que sai do coletor de Q2 (a realimentação tem a amplitude de fase muito menor do que a amplitude que sai amplificada). Ambos os transistores ficam autopolarizados e recebendo realimentação.

 

  O ganho total será dado por: ganho Q1 x ganho Q2

  O primeiro transistor deverá ter um ganho bem maior que o segundo transistor (em torno de ganho 100 ou mais ou menos), Q2 será apenas um índice amplificador de que Q1 e deverá ter um ganho bem menor (menor que 20 vezes).

  Se o resistor de emissor em Q2 tiver um valor muito baixo (significando um maior ganho em Q2) isso reduzirá a injeção de realimentação negativa em Q1 pois parte do sinal morrerá no terra por isso o ganho em Q2 deve ser bem menor do que em Q1 (assim o resistor de emissor terá um valor mais alto).

  A corrente de cálculo no coletor de Q1 deve ser pequena e bem menor que a corrente de cálculo do coletor de Q2 (no coletor de Q2 pelo menos umas 10 vezes maior).

  Isto depende da tensão do sinal que for aplicada na entrada, enquanto maior o tensão do sinal estimada maior deverá ser a corrente para o coletor de Q2, se a corrente para Q2 for pouca coisa maior que a corrente em Q1 qualquer aumento da tensão de sinal na entrada fará a onda distorcer criando segunda harmônica (num pré para guitarra pode até ser está a intensão).

  Se o circuito fosse dois circuitos em autopolarização separados (com um capacitor no meio separando) cada resistor de cada base (resistor de realimentação local de cada um) teria seu valor entre 50 a 100 vezes maior que o valor encontrado de cada resistor de coletor (post77). Entretando este valor não é crítico e pode ser um valor bem menor se o valor encontrado para o resistor de coletor Rc for muito alto, o que acontece sempre no primeiro transistor pois a corrente estimada em Q1 será quase sempre muito baixa.

  Os dois resistores de base serão um só para a duas bases e deverá ter o seu valor mais próximo ao encontrado no cálculo para a base de Q2, como o valor não é crítico poderá ter seu valor modificado de modo a ajustar o circuito variando a injeção de realimentação negativa.

continua. . .

Post 79 - Desenhando um pré com transistores - Tom Baxandall

Controle de tonalidade

  O que é Baxandall

  Neste pré depois do potenciômetro de volume há um controle de tonalidade Baxandall (nome do inventor), até antes dessa invenção os controles de ton eram simples tonestacks passivos (como nos amplifcadores Fenders).

  Um controle de ton Baxandall é essencialmente um controle ativo onde um desenho semelhante a um tonestack recebe uma realimentação negativa controlando o ganho e assim tendo uma melhor eficiência e tendo uma acentuação ou atenuação das frequências mais suavemente. Alguns atribuem erroneamente Baxandall passivo para alguns circuitos que não tem a realimentação. C5, R6 e R7 fazem a realimentação na rede de tonalidade.

  O Baxandall original tinha apenas grave e agudo mas é possivel colocar também um controle de médios e este ser bem mais eficiente no reforço dos médios, o que é impossivel de se conseguir num tonestack passivo pois apenas se atenua.

  

  Outro exemple de pré dos anos 60

  Este é o desenho original do pré do famoso Baguinho da Giannini que apesar de ter sido lançado nos anos 70 ainda usava um circuito já antigo para a época porque o circuito a potência ainda era a acoplamento a transformador (típico do início dos anos 60).

  O circuito não é ruim mas o desenho no papel é péssimo, não tem data, não tem numeração de componentes nem detalhe nenhum. Eu ainda aprendiz nos anos 70 já desenhava melhor do que isso. Vejam que as escritas estão em Ingles mas escreveram “organ” com “M”.

  Pode-se ver que o primeiro estágio Q1 não precisa nem de cálculo o resistor de base 2M2 é 183 vezes maior que o resistor de coletor 12K e o ganho é 12K/150Ω = 80 então umas 60 e poucas vezes (tabelinha post 77).

  O segundo transistor escolheram a polarização em ponte e uma corrente um pouco maior no coletor (baixo valor de Rc = 2K2) e um ganho pequeno (Re = 1K).

  O resistor de 56Ω faz um terra virtual na polarização do emissor pois no emissor entra a realimentação negativa vindo da saida. O acoplamento a transformador no lugar de transistores excitadores geralmente se tem um bom ganho. Se os fios do push-pull do trafo forem soldados invertidos dá um ruido agudo constante enorme na saida pois a realimentação passa a ser positiva gerando oscilação.

  O controle de tonalidade não tem realimentação assim um dos lados fica aterrado onde teria a realimentação por isso ao se desenhar no papel fica com uma forma diferente do baxandall. Ainda pretendo fazer uns posts somente sobre controle de ton.

Post 78 - Desenhando um pré com transistores - antes porém

    Apenas com a configuração seguidor de emissor em autopolarização ou ponte é possivel desenhar um pré amplificador completo a moda antiga. Hoje ninguem desenha mais, todos usam amplificadores operacionais porque o cálculo é muito mais facil (como o pré de guitarra que desenhei no post 23), no entanto especificamente para guitarra um pré amplificador feito com transistores pode ter ainda algumas vantagens sobre os operacionais.

  

  Capacitores - esses ineficientes necessários

  Ao se desenhar, imaginar e bolar qualquer circuito deve-se ter em mente que quanto menos possivel se usar capacitores no circuito é melhor, principalmente os eletrolíticos. Capacitores causam perdas em geral, os eletrolíticos tendem a perderem a capacidade com o tempo, aqui não é o momento agora de falar sobre cada um deles.

  Colocando 2 transistores em serie amplificando um sinal, o primeiro transistor logicamente pegaria o sinal original e multiplicaria pelo número de vezes que ajustassemos o seu ganho. A corrente utilizada no cálculo deverá ser bem menor que a corrente utilizada no cálculo da polarização do segundo transistor.

  O segundo transistor ampliaria o sinal recebido múltiplicando o seu ganho pelo ganho obtido anteriormente no primeiro transistor. Já a corrente no cálculo da polarização do segundo transistor obrigatoriamente deve ser maior pois o segundo já recebe uma tensão maior. Assim a potência vai aumentando a medida que se vai cascateando o número de transistores. Essa é a ideia, logicamente com uma limitação no número de transistores (ou o circuito pode se tornar um oscilador).

    Para separar a polarização DC de cada transistor é obrigatorio o uso de um capacitor, mas no caso desse acoplamento direto a perda no capacitor ainda é maior porque o capacitor ao passar a carga pra frente nunca se descarrega completamente durante as inversões da fase do sinal. Nos casos onde há por exemplo um potenciômetro de volume entre os dois estágios, este estará entre o terra e o sinal melhorando a descarga do capacitor (necessitaria um capacitor a mais).

  Desse modo a melhor ideia é não haver o acoplamento a capacitor a medida do possivel (como no pré amplificador universal).

  Exemplo de um pré dos anos 60

  Este é desenho original do pré amplificador do circuito TA16 que postei o circuito do amplificador no post64.

  Como pode se ver o projetista optou por polarização em ponte e calculou uma polarização para Q1 e simplesmente repetiu para Q2, não está de todo errado mas também não está de todo correto. Se fizer a conta I= V/R tem-se em torno de 1mA ou pouco mais em cima de Rc nos dois casos.

  Os capacitores C1, C2, C3 e C5 têm todos o mesmo valor ficando C1 por exemplo com um valor exageradamente alto.

  Tem que se levar em conta que nos anos 60 cálculos de amplificadores ainda era muito segredo e não estava tão difundido e automático como agora, ainda não se sabia muita coisa e tudo era feito de modo bem acadêmico.

  As placas de circuito não vinham impresso os valores ou numeração de componentes, o montador olhava uma placa pronta e ia montando as outras, desse modo simplificação de montagem era essencial, valores iguais de componentes mesmo que no cálculo desse valores diferentes era um fato consideravel para simplificar, desde que não comprometesse o funcionamento do circuito.

  Se recalcularmos esse circuito com mais critério (mesmo de forma prática) muitos dos valores poderiam estar diferentes.

  Apesar da simplicidade do circuito era um amplificador com dois canais iguais (um o sinal ia também para o reverberador e trêmolo) ou outro era seco. Cada pré com dois jacks de entrada (de boa qualidade) que é um componente mecânico caro, amplificadores sofisticados de hoje tem apenas um.

  Ainda vinha com mais um pré destinado a toca disco e microfone (nada de economia porca como os aparelhos de hoje).

  continua. . .

Post 77 - Configuração Autopolarização ( Self-bias ) de novo

   No post 73 eu demostrei como calculo de forma prática a polarização de um transistor em ponte (sem ser acadêmico demais). Falta então a autopolarização como se calcula de maneira mais detalhada pois de maneira bem mais simplificada eu postei logo no início deste blog (posts 3 e 4).

  A diferença principal entre a polarização em ponte e a autopolarização é que na autopolarização a polarização fica trancada, ou auto ajustada, ou automática (dai o nome auto-polarização), mesmo que se modifique a tensão DC (CC) que alimenta o circuito tudo permanece polarizado, o que muda é a corrente de coletor. É também chamada de polarização por realimentação porque o resistor de base retorna parte do sinal do coletor para a base com a fase invertida (isso diminui um pouco a amplificação em ganhos muito altos).

  Na polarização em ponte se mudar a tensão DC tem que recalcular tudo, ou seja muda todos os valores de resistores. Na realidade é chamada de polarização em ponte H porque o posicionamento dos 4 resistores ao redor forma a letra H sendo a base do transistor a linha do meio onde transita as correntes. Como não tem resistor de realimentação o ganho máximo é máximo mesmo (ver o desenho no post 73).

  O início do processo é o mesmo já explicado da polarização em ponte no post 73. Determina-se uma corrente para o coletor bem maior que a corrente que será injetada na base (baseda na potência da fonte sonora a ser amplificada levando em conta o valor da tensão AC de sinal pois a corrente é geralmente muito baixa). A partir dessa corrente calcula-se o resistor de coletor Rc. Daí para frente o processo é mais simples sem precisar de conhecer o beta (Hfe) do transistor.

  Cálculo de RC aproximado

  Assim como na polarização em ponte a tensão de alimentação será dividida por 2 para que se possa obter mais ou menos o ponto central na reta de carga, porém convém aqui somar mais alguns detalhes.

  Leva-se em conta também a tensão de saturação do transistor entre coletor e emissor (como visto no post sobre cálculo nos transistores de saida do amplificador Giannini), deve-se considerar o VCEsat que para transistores pequenos de 0,5V a 1V assim usa-se 0,7V sempre (mesmo que no datasheet mostre um valor diferente).

  Considera-se também a queda de tensão entre base e emissor 0,65V ou 0,7V (0,7 é melhor para pequenos transistores).

  Assim a queda de tensão imposta pelo resistor Rc deverá ser = VDC/2 + 0,7V + 0,7V sempre.

  Como exemplo será estimada uma corrente de 0,5mA sobre Rc e uma tensão de alimentação de 12V.

  Tensão Rc = 12V/2 + 0,7V + 0,7V = 7,4V

  Rc = V / I = 7,4V/0,0005A = 14800Ω ≈ 15K

  A tensão medida entre o coletor e o terra será ≈ 12V - 7,4V = 4,6

  Estas tensões são todas estimadas e podem variar ligeiramente conforme a corrente escolhida.

  O aumento de 0,7V + 0,7V é fixo para qualquer tensão DC e assim não sendo proporcional haverá sempre uma pequena margem de erro ao se mudar a tensão de alimentação, mas é mínimo considerando um cálculo prático.

  Cálculo do resistor de base Rb (ou de realimentação Rr)

  O resistor de base depende de quanto de corrente de sinal será permitida entrar na base, está deverá estar entre umas 50 vezes a 100 vezes menor que a corrente de emissor (geralmente uso de 70 a 100), assim no exemplo:

  Ib = 0,0005A / 100 = 0,000005A = 5uA 

  Ib = 0,0005 / 70 = 0,000007A = 7uA  (para maior corrente na base)

  No caso de ser preciso permitir uma corrente ainda maior na entrada então deve-se estimar para Ic uma corrente bem mais alta (e abaixo da corrente máxima que o coletor do transistor suporta, ver no datasheet) ou também se possivel aumentar a tensão DC da fonte.

  Então o valor de Rb será 7,4V / 0,000005 = 1480000Ω ≈ 1M5 (ou de maneira bem mais facil 100 vezes maior que Rc)

  ou com 70 vezes menor 7,4V / 0,000007 = 1057142Ω ≈ 1M (ou 70 x Rc ≈ 1M)

  Poderia ser usado até umas 10 vezes menor (Rb = 10 x Rc = 10 x 15k = 150K) mas nesta condição o ganho de amplificação cai, o ponto na reta de carga fica mais longe do centro não pemitindo um swing perfeito da onda se na entrada o sinal tiver uma tensão muito alta (umas das fases da onda poderá ter a crista cortada).

  Valores para Re

  O resistor de emissor pode ter qualquer valor até mesmo um valor igual a Rc (ganho unitário), vai depender do ganho que se quer na saida do coletor. Costuma-se referir como o ganho sendo o valor de Rc/Re mas não é bem a realidade pois a medida que se quer um ganho bem maior o ganho tende a cair bastante (começa a cair a partir de umas 25 a 30 vezes). A tabela abaixo dá mais ou menos uma ideia com 12VDC e um transistor BC550 ,o beta do transistor praticamente não influe (a menos que seja baixo demais):

  Na primeira coluna extraido num simulador no computador e na segunda na situação real com oscilador e osciloscópio associando resistores de modo a conseguir o valor da resistência obtida para Re o mais próximo possivel.

  Re = Rc         ----------- ganho =  1            ganho = 1

  Re = Rc/3      ----------- ganho =  2            ganho = 3

  Re = Rc/5      ----------- ganho = 3,4          ganho = 5

  Re = Rc/8      ----------- ganho = 5,4          ganho = 8

  Re = Rc/10    ----------- ganho = 6,7          ganho = 10

  Re = Rc/12    ----------- ganho = 8             ganho = 12

  Re = Rc/15    ----------- ganho = 10           ganho = 15

  Re = Rc/20    ----------- ganho = 13           ganho = 20

  Re = Rc/25    ----------- ganho = 16           ganho = 25

  Re = Rc/30    ----------- ganho = 18,8        ganho ≈ 28

  Re = Rc/34    ----------- ganho = 22           ganho ≈ 31,5

  Re = Rc/45    ----------- ganho = 27           ganho ≈ 39,6

  Re = Rc/55    ----------- ganho = 32           ganho ≈ 48

  Re = Rc/65    ----------- ganho = 36,6        ganho ≈ 54

  Re = Rc/75    ----------- ganho = 41           ganho ≈ 61

  Re = Rc/100  ----------- ganho = 51           ganho ≈ 76

  Re = Rc/150  ----------- ganho = 67,5        ganho ≈ 96

  Re = Rc/200  ----------- ganho = 80           ganho ≈ 100

  Re = Rc/300  ----------- ganho = 99           ganho ≈ 136

  Re = Rc/500  ----------- ganho = 121         ganho ≈ 160

  Re = Rc/1000 ---------- ganho = 145         ganho ≈ 185

  Re = zero      ----------- ganho ≈ 160         ganho ≈ 200

  Da pra ver que não dá pra confiar muito em simuladores digitais. Ao que parece o programa mostra um valor de pico mas calcula em RMS (multiplicando por 1,414 se obtém um valor próximo ao da segunda tabela).

  Diminuindo tensão de alimentação DC o ganho tende a cair e vice-versa mas nada tão exorbitante.

  Para que tudo fique estavel mesmo mudando a tensão de alimentação alguma coisa tem que mudar, a corrente que foi estimada para Rc aumenta mais ou menos linearmente quando se aumenta a tensão DC (e vice-versa). Os 500mA em 12V passa para 1000mA em 24V no exemplo.

  A corrente estimada para calcular Rc se for muito baixa dará um valor muito alto para Rc, isto fará os ganhos da tabela cairem um pouco (vice-versa se a corrente for muito alta), a tabela dá uma ideia aproximada.

  A autopolarização permite que o transistor funcione até uma tensão mais baixa que 6V (até uns 4V funciona) enquanto que na polarização em ponte 6V já é começa a ser pouco para funcionar.

  Tudo isto visto só é válido para simples pré-amplicação de sinal, caso em volta do circuito seja adicionado componentes para funcionar como filtros de frequências (tipo Sellen-Key ou outros) certamente os valores de ganhos poderão ser diferentes pois deverá ser usado as fórmulas dos filtros.

Post 76 - Polarizando um Giannini - Otimizado - Final

  Fonte de alimentação

  O mais simples possivel, nada de diodos especiais, de capacitores anti-pick entre os diodos, nada disso, 4 1N4007 e dois capacitores de 3300uF/50V se o amplificador for usado para se ouvir música, se for para guitarras até 1000uF dá, no entanto 2200uF hoje em dia não estão caro mais. Nem é necessário desenhar o esquema aqui.

  Guitarras não alcançam frequências tão baixas, a necessidade de ser ter capacitores de maior capacidade é para música ou instrumentos que alcançam frequências abaixo de uns 60hz pois essas notas graves ao serem tocadas puxam muita corrente da fonte descarregando os capacitores de filtro da fonte muito rapidamente não dando uma boa filtragem no momento dessas notas.

  Assim algum ruido Humm passa para o circuito tirando a nitidez dos graves. Logicamente capacitores de maior capacitância carregam e descarregam mais lentamente.

  O que está embutido na coisa (não está nos livros, a escola não ensina e pouca gente sabe) é que a quantidade de capacitância também depende do trafo, não só da corrente que sobra no trafo além da necessidade que o circuito puxa, como também da propria construção do trafo e de seu cálculo.

  Não explicarei detalhadamente aqui pois teria que explicar tudo sobre transformador mas dá pra adiantar que um trafo calculado com economia de espiras nas bobinas e economia de potência e dependendo da propria construção da bobina (nos EI) irá precisar de mais capacitância na fonte, seja um trafo de laminação tradicional “E” ”I” ou um trafo toroidal. Não é só o “ripple” da fonte ou o tanto de corrente que se puxa nos graves.

  Um trafo para este amplificador

  Este foi o trafo que eu calculei e construi me baseando em 45W de potência sonora e baseando em uma potência nominal de 70W (ou VA como a maioria prefere).

  Logicamente se ajustar o sinal de entrada e o ganho do amplificador para se obter apenas 35W (menor aquecimento nos Tip41C) vai sobrar potência no trafo. Poderia então ter sido um trafo menor, de menor potência, mas esse foi o que construi e pode servir para qualquer amplificador que use aproximadamente as mesmas tensões de até 50W de potência sonora que aguenta bem.

   Laminação GNO comum ou recozida (usei recozida) formato EI de perna central 2,8cm e lâminas de espessura 0,5mm.

   Empilhamento formado de 4,2cm no mínimo (não precisa ser exato, pode ser 4,25 ou 4,3 dependendo da construção do carretel). Mais ou menos 1,550kg de ferro.

  Carretel de papelão, espessura da base menor que 1mm (mais ou menos 0,8mm), espessura das paredes laterais e do meio (abas ou flanges) em torno de 1mm. Eu faço com dois papelões bem rigidos mais finos colados um no outro com epoxi dando 1mm. Num post passado de amplificador valvulado mostrei mais ou menos como faço (depende da criatividade de cada um).

  Divisão do carretel

  A flange do meio (que divide o lado do enrolamento primário e secundário) deve ser colada na base deixando exatamente 21,5mm para o primário e 18,5mm para o secundário.

  21,5 + 18,5 = 40mm sobando 2mm para colar as flanges laterais de 1mm cada (a base interna da lâmina tem 42mm). Se isso ficar mal dividido no final um dos lados fica dificil de caber todas as espiras pois os enrolamentos ficam bem cheios.

  A maioria no Brasil enrolam trafos um enrolamento sobre os outros (não é muito a minha preferência), pode ser feito assim também que certamente cabe se for enrolado bem apertado.

  Enrolamentos

  É possivel enrolar este trafo manualmente desde que se tenha um eixo qualquer para colocar o carretel de forma a gira-lo com a mão, mas logicamente uma bobinadeira simpels qualquer torna o serviço muito mais facil.

  Primário - 496 espiras - fio 25AWG para 127V (ou 468 espiras + 28 espiras 120V + 7V como eu fiz). 364 espiras - fio 27AWG (extensão para 220V). Enrolamentos diretos fio sobre fio.

  Secundário - 108 + 108 espiras - fio 21AWG em enrolamento bifilar com tomada central (27,5V CT 27,5V). A maioria de enroladores de trafos detestam fazer enrolamento bifilar pois em algumas bobinadeiras fica bastante dificil e a coisa fica praticamente manual, ai enrolam 108 e depois mais 108 por cima um do outro e ficam caladinhos (ai, haja capacitor pra filtrar a fonte).

  Ainda é possivel colocar umas 14 espiras de fio 33AWG (ou 34) sobre o lado enrolamento primario para ligar um led de painel completamente separado da fonte, isso é opcional. Um led ligado direto no trafo elimina completamente uma possibilidade de vazamento de loop (ruido humm) por causa de um led no circuito DC. Usei plaquinha de cobre colada para soldar fios (ao invés de fios saindo)

  E também é possivel 46 + 45 espiras (11V CT 11V) de fio 33AWG em uma camada sobre a outra para uma fonte de pré amplifcador separada opcional enrolado sobre o lado do secundário (não errei não, a camada de cima é 45 espiras mesmo).

  Os fios foram todos de 180° graus Celcius de aquecimento cujo isolamento é mais grosso (fio pra enrolar motor), isso faz com que as bobinas ocupem mais espaço, o ideal é o fio para 130° graus Celcius que ocupa menos espaço mas é mais dificil de achar vendendor destes.

  Eu esqueci este amplificador ligado por uma semana e trafo apenas mornou um pouco (enquanto melhor a qualidade das lâminas e o aperto delas menos esquenta).