QUAD II Classic Integrated

IV

Após uma serie de capítulos em que analisamos e comentamos as propriedades básicas de um Quad, com suas peculiaridades, e apresentamos inclusive os gabinetes que faziam parte da primeira geração dos amplificadores com transformadores de saída providos de realimentação por catodo. Neste quarto segmento vamos nos dedicar a um projeto de construção doméstica de um equipamento similar ao Quad Classic Integrated com recursos ao alcance de qualquer amador interessado. Para tanto iniciaremos demonstrando alguns princípios básicos das novas gerações de amplificadores cujos detalhes incorporaremos em nosso projeto.

A) Primeira proposta para as unidades de potência:

Circuito Ultra Linear.

1) Super-Triodo-Virtual de Menno Van de Veen

Como início de nossas conversas vamos nos dedicar a uma unidade integrada que congrega todos os estágios necessários para realização de um estereofônico de alta classe. Vamos atacar como primeira fase a unidade de potência. A primeira versão tem por objetivo uma unidade de qualidade ao alcance de um construtor comum sem grandes complexidades onde os resultados nada deixam a desejar aos mais desenvolvidos melómanos. Nossa proposição inicial é manter o princípio da realimentação por catodos utilizada nos Quad, sem, contudo usar um transformador especialmente preparado.

Para este recurso ninguém mais adequado que Menno Van der Veen, autor de Modern High End Valve Amplifiers  que nos brinda com o circuito Super-Triodo-Virtual no qual ele utiliza um par de pentodos conectados em um  transformador Ultra Linear com realimentação pelas grades de sinal via placas das mesmas válvulas. Vejamos suas informações:

Parte da corrente alternada egressa no anodo de cada uma das válvulas de saída retorna à grade de controle através de um divisor de tensão. (composto por R1 e R2). C tem a função de isolar a corrente continua  e somente deixar passar a corrente alternada. A relação do divisor de tensão é idêntica à relação de voltas entre o enrolamento de catodo e o primário que vai à placa. Este recurso é o mesmo empregado no circuito Super-Triodo Real. Assim, dois resistores e dois capacitores em cada ramo da válvula atingem o mesmo desempenho de um enrolamento separado.

Conexões do Super-Triodo-Real

O recurso é utilizado no amplificador UL-40-S2 do mesmo autor.

Os dois R2 são diferenciados a fim de manter a operação dinâmica mesmo com válvulas diferenciadas.
R2superior  = 82k (para ajuste preciso colocar um resistor de 47k + um trim pot de 50k)
R2 inferior = 100k
Em paralelo a ambos R2 um capacitor Styroflex de100 pF Mara melhor resposta de Audiofreqüências).

E eis o circuito do  UL-40-S2.

UL-40-S2 auto bias e auto realimentação em grades de sinal.

2) Os Odd blocks de Bruce Heran

O autor desenvolveu um circuito PP sem inversor baseado na publicação de Melvin Leibowitz.

Para melhorar o desempenho do PP, Bruce Heran introduziu um regulador de corrente tipo LM 317 HV de sorte que qualquer válvula no PP que aumente ou diminua sua corrente interna, acarretará terá igual valor 

A válvulas KT88 são uma evolução das KT66 com maior dissipação de placa e maior transcondutância. São válvulas de emissão muito intensa e devem operar com pares casados. Bruce Heran notou que ao serem postas em funcionamento, em alguns casos, uma delas iniciava a emissão um pouco antes da outra. Este fenômeno alterava o desempenho do LM 317 que passava a limitar a corrente favorecendo a que havia iniciado a emissão em detrimento da outra.

Para que esse problema não possa ocorrer, fizemos uma modificação no circuito que limita a corrente da válvula iniciante tornando a corrente irmãmente dividida entre as duas válvulas. Esta providencia por sua vez retira do LM317 uma importante função que seria a de suprir a diferença de corrente á válvula suplementar instantaneamente para qualquer diferença de sinal em qualquer uma das válvulas. Por outo lado a coisa não ficou de todo mal uma vez que atingimos nossa meta de polarização fixa no estagio de saída ganhando um pouco mais de potência disponível, além do mais, as providências de realimentação existentes entre os estágio se encarrega do equilíbrio dinâmico da unidade.

3) Os diodos de Dennis Grimwood

Grimwood , muito provavelmente levado pelas experiências de vários autores japoneses resolveu inicialmente substituir os resistores de 1K de cada uma das grades auxiliares (destinados a amortecer oscilações geradas por válvulas de alta transcondutância próximo ao ponto de saturação) por diodos de silício. Ao experimentar a referida alteração em amplificador de guitarra em classe B notou que quando os guitarristas levavam os sinais de entrada a níveis de excitação muito altos para conseguir distorções desejadas, os diodos faziam com que os estágios produzissem sons limpos e pouco distorcidos.

Na verdade quando postos além ponto máximo, os estágios Ultra-Lineares apresentam distorções assintóticas por entrarem em oscilação. Os diodos cortam qualquer possibilidade de oscilação gerando polaridade sempre positiva na grade auxiliar, aumentando extraordinariamente a corrente de placa e conseqüentemente destruindo as válvulas empregadas.

Logo chegamos à conclusão que os diodos em grades auxiliares não se adéquam ao uso em guitarras, mas sim em alta fidelidade por todos os fatos expostos e mais ainda pela imediata recuperação dinâmica (resposta de transientes), reproduzindo picos de sinal com grande clareza e perfeição.

O problema da diminuição da vida das válvulas é praticamente eliminado pela simples providência de reduzir a tensão de placa no estágio de saída e ademais concertos tem passagens muito curtas com altos níveis de excitação.

Neste caso, o amplificador que sofreu a modificação foi o Marshall Model 1959 de 100 Watts de saída (4 X EL34) que alcançou facilmente os 160 Watts.

A aplicação dos diodos nas grades auxiliares implica numa fonte suficientemente poderosa com baixa resistência interna e uso de diodos retificadores de silício, pois a corrente de fonte requerida entraria em colapso ao ser empregado válvula retificadora.

Proposta de Dennis Grimwood  para válvulas com grade supressora sem ligação interna

Uma modificação leva sempre à outra e para uma boa reprodução de som teremos que ter uma fonte relativamente estável, ser capaz de fornecer surtos de corrente quando solicitada e prover a alimentação de cada estágio sem qualquer interferência com os demais. Para isto, além de obrigatoriamente ter ramais independentes para cada canal da estereofonia, os estágios devem ser eletricamente isolados para que não influenciem os demais. Desta maneira, recomenda-se uso de diodos junto a choques e imediatamente após os mesmos

Proposta de Dennis Grimwood  para a fonte de alimentação.

4) Boletim técnico da GEC para KT88 Marconi Osram

Em seu Boletim de aplicações sobre a KT88 e posteriormente editado no livro “An Approach to A.F. Ultra linear Amplifiers” a GEC se baseia num amplificador de circuito Williamson (desenvolvido pela mesma firma) e demonstra a superioridade e segurança no emprego das KT 88 em substituição às KT 66.

Independentemente da promoção das válvulas as KT88 podem ser confirmadas como as melhores válvulas para áudio ano apenas em suas características elétricas mas também em qualidade sonora mundialmente aclamadas. Existem outros “clones” a 6550 por exemplo é mais barata mas deixa algo a desejar; temos também variações tais como a KT 90 que na realidade é um pentodo e soa diferentemente apesar de ser eletricamente igual.  Existem a KT98 versão Chinesa, e  a KT100 versão Japonesa que são variantes da KT88 em outro envelope. E recentemente a KT120 e KT125 muito mais tolerantes à sobrecarga, mas extraordinariamente mais caras portanto não recomendadas para o nosso projeto. No amplificador abaixo cujo circuito apresentamos, foram testados os dois tipos de válvulas sem modificações básicas de circuito.O amplificador foi projetado para 32 Watts de potencia real, e observou-se que para tal as KT 66 necessitavam 400 Volts de alimentação enquanto as KT 88 apenas  335 Volts. Nestas mesmas condições as primeiras davam 0.5% de distorção THD enquanto as KT 88 apenas 0.25%. Quanto ao sinal de excitação na entrada para plena potência, 120mV para as KT66 e 100mV para as KT88. A tensão de alimentação reduzida, nos oferece uma vida extra longa para as KT 88 aqui empregadas.

Todo o comportamento de ambas está esquematizado no quadro a seguir.

Circuito de 32 Watts padrão Williamsom com KT88

Abaixo quadro comparativo entre KT66 e KT88 quando empregadas no circuito acima.

Chegou-se a conclusão que a menor resistência interna das KT 88 aliada com a menor impedância de casamento necessária no transformador de saída aliada com a maior corrente de placa e grade auxiliar, nas válvulas do estágio de saída levam a uma pronunciada diminuição do terceiro harmônico (o segundo harmônico já é cancelado pela arquitetura PP) conseqüentemente reduzindo a distorção THD. A estabilidade do amplificador é garantida pelos resistores de 270 Ohms nas grades auxiliares e os de 470 a 1.500 Ohms em série com os capacitores de 1nF colocados entre as placas e grades auxiliares das válvulas de potência (veja circuito). Como conclusão, a GEC, proprietária da chancela “Williamson”, recomenda uma realimentação negativa global de 14 dB. Informa-nos também ser este um valor ótimo para correção de distorções sem incorrer na estabilidade do equipamento.  Para que a realimentação atinja 14 dB será necessário introduzir na entrada um sinal 5 vezes maior que o sinal necessário para potência máxima do amplificador, este sem realimentação global (as realimentações internas não são computadas).  Este valor reduz a impedância interna, a distorção, a sensibilidade e a possibilidade de captação de ruídos.

E nos dá uma interessante dica:

Neste circuito de 32 Watts, a tensão a plena potência a partir do terminal de 15 Ohms é de 21.5V, do terminal de  8 Ohms é de 16V,  e do terminal de 4 Ohms é de 11V.

A coisa é muito simples: Para calcular a tensão de saída em um dado terminal, multiplicamos a potência nominal do amplificador pela impedância em ohms da qual tomaremos o sinal. A raiz quadrada do valor achado é a tensão que será fornecida pelo terminal.

Dimensões do transformador Ultra Linear.

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5) Seguindo a experiência do LEAK TL50 PLUS

Utilização da auto polarização por resistores separados em cada catodo das válvulas de saída, e resistores de 10K em cada grade se sinal.

Ferro EI 0175 (133.35x101.13) empilhamento 3,2 cm

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Toda esta experiência está reunida em nosso projeto final.

Amplificador de Potência proposto

Opção de estágio de saída sem regulador de corrente

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