O amplificador Mc Intosh

Conforme sabemos, o transformador é um aparelho elétrico destinado a produzir um sinal de corrente alternada em sua saída tão logo seja também excitado por uma outra fonte de corrente alternada. Entre as vantagens oferecidas, está o acoplamento de sinais entre dois circuitos sem que haja conexão elétrica direta entre ambos. É sem duvida ainda a melhor solução em muitas das aplicações de áudio, também por bloquear as correntes contínuas. Existem muitas aplicações para os transformadores, porém vamos nos deter ao uso em áudio com amplo espectro de freqüências.

Para recordarmos as diversas configurações em circuitos de saída de amplificadores valvulados, demonstramos abaixo alguns dos diversos diagramas de ligação possíveis, visando sedimentar a teoria de funcionamento dos transformadores de saída.

No primeiro a ligação clássica do push-pull, no segundo a primeira tentativa de realimentação negativa diretamente do estágio de saída. A este procedimento chama-se super linearização.

Neste sistema, temos ganho de potência, mas não temos ganho de tensão como em 1 e 2. A distorção inerente ao sistema é mais baixa do que a ligação em anodos que proporciona também ganho de tensão.

Estas são as conexões clássicas dos pentodos, os catodos recebem tratamento idêntico aos triodos em 1 e 2.

Conexão pentodo com alimentação de anodo e grade aceleradora com tensões diferenciadas.

Com o intuito em minimizar as distorções inerentes em 3 e 4 foram criados os transformadores do tipo Ultra linear, que possuem uma derivação para as grades auxiliares em 33, 40 ou 66%. Estes circuitos propiciam o ganho de tensão e potência extra do pentodo aproximando-o da operação do triodo, e com isto alcançando o objetivo de as distorções. O circuito 6 corresponde a combinação do super com o ultra linear. O ultra linear propicia realimentação negativa por degeneração.

Conexão ultra linear com reversão das ligações de grades (realimentação positiva) e conexão Unitária.

A realimentação positiva tem a intenção de restaurar a perda de ganho de tensão e potência causada pela aplicação da realimentação de catodos. Ao mesmo tempo amplia a banda espectral de resposta do transformador. Este procedimento amplia a resposta de um transformador de 25Hz a 25.000Hz para 14Hz a 85.000Hz. Ao mesmo tempo provê estabilização das tensões das grades auxiliares nas válvulas de saída.

Uma interessante ligação proposta para o circuito de 1a é o circuito conhecido como circlotron em que o transformador apenas em catodo recebe realimentação positiva pelas grades auxiliares e anulação da corrente interna no transformador de saida através do uso de duas fontes de alimentação.

Este circuito cuja invenção é atribuída a Cecil T. Hall será estudado na segunda parte deste fascículo.

Seguindo a nossa filosofia de abrir a “caixa-preta” dos grandes equipamentos conhecidos como High end, como já demonstramos nas caixas Kiplisch que os livros apresentam como um grande mistério, este amplificador que apesar de muito citado também pertence à classe dos misteriosos, pois que eu saiba, não houve literatura explicativa sobre os detalhes construtivos do coração deste aparelho que é o transformador de saída . Nossa intenção é demonstrar às novas gerações as tecnologias que nunca são obsoletas.

Apresentamos aqui o Amplificador Mc Intosh de 1949, um marco na historia do áudio e da alta fidelidade. Frank Mc Intosh iniciou sua firma no final dos anos ’40 ao perceber a necessidade de um amplificador confiável e de qualidade acima dos comumente encontrados no mercado. O famoso amplificador 50W-1 que introduziu o princípio do acoplamento unitário, teve seu projeto foi iniciado em 1946 por Gordon Gow. Foi o primeiro produto da Mc Intosh e o principio segue até nossos dias apenas com sutis modificações. O sistema apesar de complexo encontrou alguns adeptos. Vamos aqui analisá-lo.

Propaganda e concurso na revista High Fidelity quando ainda não havia o nome “Unity Coupling”

Circuito original do manual do aparelho. Note que as áreas pontilhadas correspondem aos pequenos cartuchos abaixo das válvulas que são vistos na foto do 50W-1

Vamos primeiramente estudar o transformador de saída. Este é construído com a técnica do enrolamento bifilar. Esta metodologia, apesar de limitar um pouco as variações possíveis de modelos a serem oferecidos ao publico, possuem muitas vantagens inerentes que veremos a seguir.

A primeira é o preço quando se trata de transformador de qualidade, a segunda é a diminuição de mão de obra e possibilidade de automação no processo produtivo, mas a mais importante é a resposta de freqüências que quando usado num circuito apropriado é insuperável quando comparado com qualquer outro sistema conhecido.

Tecnicamente falando, o sistema bifilar vem a ser o enrolamento de um fio paralelo previamente preparado em que se cobre primeiramente o condutor de cobre com o verniz isolante especial, em seguida, este mesmo fio vem a ser recoberto com uma capa de seda finíssima e novamente banhado em verniz isolante, recebendo portanto uma dupla camada isolante. Dois fios destes são colados entre si com uma finíssima capa plastificante formando um conjunto de fios paralelos que formarão as bobinas do transformador. Os fios possuem coloração diferenciada para identificação. Especificamente este transformador de saída possui impedância de primário de 4000 Ohms e impedância de realimentação de 250 Ohms. Observe que estes parâmetros são múltiplos entre si. Na verdade existe um enrolamento primário bifilar de 1000 ohms que quando conectado em série com outro idêntico produz 4000 ohms (pela lei do quadrado na relação de espiras) e outro enrolamento também idêntico que agora com a tomada derivada em seu centro fornecerá 250 Ohms (1/4 de 1000). Esta é usada como realimentação e também como saída de 600 Ohms balanceada. No modelo mais recente, como saída de 600 Ohms balanceada ou 70.5V assimétrica. O enrolamento secundário também usa a técnica bifilar com fio de bitola maior, é claro e possui dois enrolamentos de 5 Ohms com centro. Proporcionando 2x 2.23 Ohms. A combinação de derivações propicia as conexões necessárias.

O transformador driver possui idêntica configuração formando quatro configurações de 25.000 Ohms, com relação de 1:1oferecendo portanto 100.000 ohms no primário e no secundário.

Esta configuração no transformador de saída (e no driver) praticamente elimina a distorção de transientes e a causada pela perda de reatância nos transformadores convencionais. O processo do enrolamento bifilar além de propiciar um acoplamento “apertado” também induz capacitância entre os fios tornando o sistema mais eficiente na transferência de energia. Neste sistema a perda é menor que 1 para 200.000 contra 1 para 80.000 nos melhores transformadores. Ao ser observado este circuito original de 1947, veremos que a conexão de placa de uma das válvulas liga-se à conexão de grade (screen) da outra. Isto proporciona uma realimentação positiva mantendo a diferença de tensões grade catodo de cada válvula constante sem necessidade de qualquer condensador de bypass.

Este amplificador proporciona resposta de 10 a 50.000 Hz entre -0.4db! com rotação de fase de -10° a 20Hz e +4° em 50.000 Hz! E agora o mais impotante tudo isto trabalhando em classe B!

Se v. acha isto fantástico, o modelo de 1961 introduziu o sistema trifilar eliminado o driver em separado, colocando realimentação positiva nos excitadores das válvulas de saída e estendendo a resposta até os 100.000 Hz com distorção THD menor que 0.5% a 20Hz e 20.000Hz e menor que 0.1% na faixa dos médios.

O novo Mc. Intosh manteve as mesmas especificações do transformador de saída anterior, agora com a ferragem um pouco maior para abrigar o novo enrolamento responsável por uma nova realimentação positiva nos seguidores de catodo às válvulas de saída que assim oferecem um ganho “extra”. O primeiro secundário é agora convencional com o tradicional 0-4-8-16 Ohms, mas existe um novo secundário separado de realimentação negativa de 16 Ohms também enrolado em sistema trifilar. Dois fios alimentam o falante e um a realimentação. Existem duas bobinas de 2mH nas placas das 6550 para estabilizar qualquer possível oscilação.

A relação de enrolamentos entre primários e secundários é agora de apenas 7.9. O que é extremamente favorável nas respostas de freqüência e linearidade. O seu rival mais próximo, o Quad II que estudaremos adiante possui uma relação de 16.64 . (na teoria, as distorções e perdas só são totalmente eliminadas na relação 1)

Temos na capa da revista Audio Engeneering de Dezembro de 1949 uma vista do transformador de saída do modelo 50W1 com a bobina seccionada, este possui características semelhantes aos da série MC275

Apesar dos sistemas de Núcleos C não possuírem a mesma eficiência dos Ferros E/I e dos toroidais, eles foram usados para facilitar a produção das bobinas em máquinas convencionais e simplificar a montagem dos ferros no processo de fabricação. As fitas de retenção dos núcleos C são de aço.

Vista esquemática em corte da bobina.(mod 275) mostrando a distribuição dos fios.

Aqui vemos a distribuição do bobinado do primário do transformador. Conforme explicado, cada camada opera com ambas as válvulas de saída em sentido reverso equilibrando as correntes e capacitâncias. As placas das válvulas de saída usam dois ramais do enrolamento trifilar devido a corrente elevada no primário.....Uma das 6550 é ligada aos fios preto e a outra ao turquesa.

O terceiro fio (do enrolamento trifilar) é ligado da mesma forma e no mesmo sentido dos fios às válvulas de saída, só que agora proporciona realimentação positiva pois elevará as tensões de placa dos drivers ao receberem sinal de áudio (fio marron)

Um outro bobinado em paralelo com tomada central proporciona a realimentação negativa em catodo das válvulas de saída. (não demonstramos a saída de 70.5 V). (fios vermelho e verde)

Os secundários de alto-falante e realimentação negativa seguem enrolamentos normais.

Não é uma tarefa fácil, por isto mesmo deve ser feito por pessoal experiente e sempre com muita atenção. Toda esta descrição pressupõe a existência de uma base teórico-prática existente em nossa descrição sobre o transformador. Em outro capítulo deste site.

Originalmente estes transformadores são produzidos com especificações bastante superdimensionadas, pois são produtos caros e não podem ser descartáveis. Estes transformadores podem receber uso abusivo (no circuito) e durarem mais de 50 anos sem substituição como é o caso dos primeiros transformadores deste tipo fabricados que até hoje estão resistindo às mais diversas situações.

Depois de produzidos eram os mesmos encapsulados em caixa de alumínio injetado e completado com massa asfáltica, hoje com resina epóxi. Portanto não são nada fáceis de serem reenrolados ao se tornarem defeituosos, portanto aqui daremos um procedimento mais simples com técnicas convencionais para que estejam ao alcance do profissional ou do amador desenvolvido. Em primeiro lugar, optamos para uso de ferragens E I convencionais e carretel plástico. Não nos esqueçamos da necessidade de usarmos ferro silício da melhor qualidade.

Primário (placas 6550 e 12BH7)) : 2x enrolamento trifilar de 540 espiras fio #29 total de 1080 espiras.

Realimentação negativa auxiliar; ½ parte do enrolamento bifilar de 67 espiras fio # 18

Saída de alto falante; ½ parte do enrolamento bifilar de 67 espiras fio # 18 com derivações em 0, 34, 51 e 67 espiras.

Nota: O transformador do 50W-1 é exatamente o mesmo apenas com enrolamento bifilar, portanto sem o circuito das 12BH7. os secundários são de 2 x 5 Ohms com centro. Ou seja, 2x 40 espiras fio #18 com derivação central.

Quatro camadas de enrolamento bilfilar de 427 espiras cada totalizando 1078 espiras de fio # 31.

A montagem deve ser realizada com ferro silício de grão orientado E I com as lâminas alternadas uma a uma como demonstra a figura, para que sejam minimizadas as perdas nos entre ferros das lâmina. Os parafusos também devem ser isolados para que não ocorram fugas de Foucauld.

Para comparação do leitor apresentamos o Amplificador Quad II de 1953 e o poster Quad 2/40 de 1999 que seguem o mesmo principio dos Mac Intosh. Ambos possuem o mesmo circuito com substituição das EF86 pelas 6SH7 e das KT66 pelas KT88, a GZ32 é substituída pela 5U4GB e a tensão de alimentação vai para 400V em lugar dos 310V anteriores no modelo 2/40. Com isto o amplificador passa de 20 Watts nominais para 40 Watts. Os saídas tem as mesmas relações do Mc Intosh. O secundário é de 15 Ohms total.

Este é o circuito da Stancor Super –Ultra – Linear primário 6.600 ohms- derivação em 33% em realimentação cruzada /400 ohms realimentação 4/8/16 ohms secundário enrolamento bifilar realimentação negativa por grade e saída do transformador. 450v de alimentação bias de -70V O transformador de saída da Stancor tem as mesmas especificações de primário que o Quad II com exceção da potencia máxima permitida 60W contra 20W do Quad. Este tipo é um intermediário entre o Mc Intosh e o Quad. Era fornecido para montagem em kit.

Um circuito moderno usando os mesmos princípios é hoje usado no OMAK Jewel que é fabricado em três versões. Este amplificador Ucraniano usa as modernas válvulas de saída EL509 de 23.000 micromhos de transcondutância todos eles montados no mesmo chassi com quatro válvulas de saída em versão estéreo ou mono é capaz de proporcionar “apenas” 200W com 0.1 de THD na versão mono, e com apenas 180V de placa! Nesta versão as válvulas de saída são polarizadas aos pares; duas trabalham em classe A e duas em classe AB para auxílio de potência. As demais válvulas são as ECC88 e a fonte é em estado sólido fornecendo até 3A a 180V estabilizados. Um interessante circuito auxiliar com LEDs indica quando as válvulas estão com a polarização incorreta ou desequilibradas. Infelizmente não dispomos do circuito original, mas vamos no capítulo “Doppel Dynamisch” mostrar um similar muito interessante.

Por enquanto fique com as imagens do “Bruto”. Chassis em alumínio injetado e pesa 30 kg.

	Mk.I	Mk.II
Power, THD < 1%, 20 Hz - 20 kHz
8 Ohms	2 x 50 W	2 x 40 W
4 Ohms	2 x 80 W	2 x 60 W
2 Ohms	2 x 140 W	2 x 90 W
Class A Power (8 Ohm, 20 Hz - 20 kHz)	2 x 12 W	2 x 20 W
THD at low level, Vout = 2.3 Vrms, 20 Hz - 20 kHz	< 0.1 %	< 0.1 %
Overall negative feedback at 8 Ohm	9 dB	6 dB
Voltage gain	32 dB	30 dB
Input impedance	50 kOhm, unbalanced	50 kOhm, unbalanced
Output noise, unweighted	< 1 mV	< 1 mV
Output current	14 А	18 А
Power bandwidth (0-3dB)	16-80000 Hz	16-100000 Hz
Output impedance, 20 Hz - 20 kHz	<0.8 Ohms	<0.8 Ohms
Sensitivity	0.6 В RMS	0.6 В RMS
Power consumption: at idle;	230 W	230 W
at full output	600 W	600 W
Mains requirement	220 – 230 V 50Hz	220 – 230 V 50Hz
Dimensions, mm	483 х 455 х 191	483 х 455 х 191
Weight	30 kg	30 kg

O OMAK JEWEL ONE é um amplificador estéreo. Existe em duas versões (Mk.1 and Mk.2). O Mk.2tem menor potência de saída, mas trabalha na região da classe A em área mais extensa e com menor realimentação negativa.

Power, THD < 1%, 20 Hz - 20 kHz
8 Ohms	60 W
4 Ohms	100 W
2 Ohms	160 W
1 Ohm	200 W
Class A Power (8 Ohm, 20 Hz - 20 kHz),at 8 Оhm load	60 W
at 4 Ohm load	40 W
THD at low level, Vout = 2.3 Vrms, 20 Hz - 20 kHz	< 0.1 %
Overall negative feedback at 8 Ohm	4 dB
Voltage gain	30 dB
Input impedance	50 , kOhm, unbalanced
Output noise, unweighted	< 0.5 mV

O OMAK JEWEL THREE é um monobloco no mesmo chassi e caixa do JEWEL ONE. Usa dois pares de válvulas EL509. O saída é redimensionado para as quatro válvulas. As demais válvulas são sempre as ECC88.

Power	50 watts
CD/tuner/aux.
Frequency response	3Hz-30kHz
Separation	80 dB
Noise	-110 dB
Distortion	0.026%
Sensitivity	550 mV
DC offset	0 mV