“Non Plus Ultra”

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Em continuação à exposição de amplificadores SEPP que marcaram época a seu tempo vamos demonstrar importantes variantes que se seguiram ao projeto de Newman e Sinclair. (Julio Rueda Circuitos de Audioamplificación)

Variantes:

Variações em classe A.com fonte especial dividida

Os modelos a seguir se caracterizam por terem corrente residual Zero no transformador de saída.

Diagrama geral

Excitação à válvulas

Variante de 17Watt

Variante de 14Watt

 Fonte especial dividida

Variantes com transformador impulsor Driver (15Watts)

Excitação a transformador:

Com transformador PP

Com transformador SE

Fonte especial dividida

A tomada de 400V é usada apenas no primeiro amplificador.

O amplificador de J. Rodrigues de Miranda (10Watt).

(Versão comercial de larga divulgação).

E respectiva fonte

Circuito de amplificador de alta qualidade com inversor de fase de ganho elevado sem transformador de saída com falante de 800 Ohms, Versão Final. Publicado no boletim Phillips de 1958.

Ao compararmos o circuito de J Rodrigues de Miranda com o de Peterson & Sinclair podemos admitir como desvantagens no circuito “aperfeiçoado” de Miranda O filamento da válvula superior em potencial elétrico elevado, baixo nível de excitação do triodo inversor de fase, problemas inerentes ao acoplamento capacitivo na etapa de saída. Necessidade de falantes especiais de alta impedância, e fragilidade inerente à concepção do próprio projeto. Como vantagens o menor desvio de fase, facilidade de resposta ampla e menor custo de produção. No original de Peterson & Sinclair um transformador de saída de boa qualidade supera as deficiências e iguala os resultados, todavia o menor custo não será possível, porém tranqüilidade e confiabilidade não têm preço.

Dados sobre transformadores empregados nos circuitos demonstrados por J. Rueda

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Etapas de saída simples

Preâmbulo:

Etapas simples atualmente tão em voga, os chamados SE tiveram excelentes representantes no mundo eletrônico.

Inicialmente um passeio pelos aparelhos que marcaram época com um estudo geral de suas topografias.

Os melhores reprodutores de som que se enquadram nas premissas acima foram sem dúvida os amplificadores anteriores à era estereofônica. Nestes, os amplificadores 3D sem duvida marcaram época pela extraordinária qualidade que apresentavam. Entre eles destacam-se:

Grundig 3055

Como pioneiro

http://www.novacon.com.br/audiooutpre33.htm

amplificador e controle de realimentação  

Amplificador da era do som 3D utilizado para toda a faixa espectral faz uso da realimentação positiva em duas freqüências pré estabelecidas reforçando o terceiro harmônico para melhor intelegibilidade.

Utiliza as freqüências de 1.6kHz e 3.6kHz com controle de intensidade da realimentação (brilho)

A inclusão do circuito neste segmento é apenas didática mas reforço o fato que o mesmo causou sensação à época pré estereofônica devido à clareza de áudio que se podia desfrutar.

Loewe Opta Hellas 4701

Como último produzido

http://www.novacon.com.br/audiooutpre33b.htm

Duas variantes Rigonda

As versões aqui apresentadas são todas de dois canais.

Poderemos ver algumas variantes de três canais em: http://www.novacon.com.br/audioamppen.htm e seguintes.

M.Ganzburg com canal de graves e agudos com possibilidade para estéreo.

R11b vai ao outro canal gêmeo de L1a, L1b, L2.  Os transformadores de saída são de Z=5K para SE e Z=8K para PP.

М.Ганзбурга

http://www.novacon.com.br/audiooutpre31.htm

Philips bi-ampli original

http://www.novacon.com.br/audiooutpre31.htm

Maxim Moshkov e Pavel Petrenko Bi-amplificador canal para altas freqüências

Um excelente amplificador de pequena potencia e uso geral.

Ótima aplicação em espectro restrito mormente em altas freqüências de áudio.

http://www.novacon.com.br/audioamppen.htm

Também se destacaram outros amplificadores de saída simples com potencia de 8 a 10Watts, usando gabinetes apropriados.Vamos então descrever o princípio de nossas idéias.

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Sistema Eletrônico.

O sistema amplificador em questão reúne num único sistema todas as “bondades” tecnológicas possíveis de serem congregadas. Em primeiro lugar é concebido a partir dos sistemas de três amplificadores em que dois canais promovem a estereofonia através da reprodução de médios e agudos e um terceiro canal promove os graves em conjunto.

Em nosso sistema o processo foi cuidadosamente estudado e desenvolvido usando-se um canal duplo para médios e agudos utilizando-se de dois amplificadores diferenciados para a mesma gama de freqüências medias e agudas com timbres diversificados. Esta solução, já de longo tempo conhecida e usada em algumas etapas amplificadoras de alguns rádios 3D da década de 50, Veja: http://www.novacon.com.br/audiodopdin.htm foi bastante aperfeiçoada divulgada e enfatizada nos amplificadores Audiopax. Veja: http://www.novacon.com.br/audiodopdin%202.htm onde iniciamos o projeto Audiobellum. Existem até amplificadores “psicodélicos” criados especificamente com esta finalidade, Veja: Proposta Diezel http://www.novacon.com.br/audioamprand.htm .

Estes utilizam dois amplificadores SE gêmeos com transformadores de saída de diferentes impedâncias, ao mesmo tempo polarizações diferenciadas e manualmente controláveis propiciam escolhas de timbres * diferenciados que mais agradam a um determinado tipo ou outro de estilo musical.

*(Explicação sobre timbres= O timbre é o elemento que diferencia o instrumento musical. Assim uma mesma nota extraída de um cavaquinho, um violão ou um baixo são facilmente detetadas pelo ouvido. Apesar das notas serem as mesmas e a freqüência fundamental também ser a mesma, estes instrumentos soam diferente. O timbre do instrumento é caracterizado pela presença da quantidade e proporcionalidade das freqüências harmônicas [múltiplas da freqüência fundamental] que compõem a nota exalada por aquele instrumento especifico. Dois instrumentos aparentemente idênticos podem possuir estrutura de harmônicos diferenciadas daí a “assinatura” de um determinado instrumento em relação ao outro. A lenda do famoso Stradivarius surgiu em função da composição de harmônicos única e extremamente agradável. A alteração da polarização da válvula de saída em torno de seu ponto de máxima linearidade altera a curva de resposta da mesma desviando-a da linearidade [menor quantidade de harmônicos presentes] e introduzindo uma distorção controlada e progressiva com a qual escolhemos o “timbre” isto é- A proporcionalidade de harmônicos que serão mais ou menos audíveis naquela execução.

 Em nosso sistema empregamos dois amplificadores rigorosamente estabilizados em seus pontos lineares, (não possuem controle de polarização das etapas de saída) mas extremamente diferenciados quanto ao ataque de resposta de sinal, Um, rápido e leve (EL84) o outro mais lento e suave (6L6). O primeiro com apenas 3 watts de saída e o outro com 8 watts. Apesar da diferenciação teórica em 4.5 dB em relação de um para o outro, esta relação não se faz sentir ao ouvido devido ao “blend” sonoro obtido com o casamento adequado dos gabinetes acústicos e unidades amplificadoras. A variação de timbre em nosso sistema é obtido pela escolha das amplificações relativas entre cada um dos amplificadores em funcionamento (os       de EL84 e os de 6L6). O volume conjugado é obtido na entrada onde encontramos um pré-amplificador de distribuição composto de uma ECC88 onde o primeiro triodo promove a amplificação de sinal e o segundo triodo é um seguidor catódico apto a fornecer sinal aos três amplificadores (incluindo o de graves- sub-woofer).

Por que escolhemos com amplificadores principais sistema SE simples? Por que usamos gabinetes convencionais, isto é onde apenas um falante cumpre cada função, teremos segundo a teoria de Eduardo de Lima, http://audiopax.com/pt/tecnologias/artigos/Whysingle-endedtubeamplifiers.pdf , uma explicação que vamos aqui tentar resumir:

Amplificadores SE apesar de sua inerente simplicidade onde a máxima do quanto menos melhor poderia ser utilizada, são também a antítese do que seria o amplificador ideal. Exibem altos valores de THD, porém uma das características da distorção dos amplificadores SE é que se compõe, em geral, basicamente de harmônicos de baixa ordem. Ela se constitui predominantemente de segundo e terceiro harmônicos. Os harmônicos superiores, proporcionalmente, só começam a aparecer em níveis maiores já próximos ao limite do amplificador. Em geral, em baixos níveis a distorção é composta apenas por segundo harmônico, sendo ele o responsável pelo elevado valor medido da THD.

A distorção por Segundo harmônico é menos ofensiva ao ouvido devido a sua relação com a fundamental. Esta também é que dá ênfase à fundamental. Daí a razão da aparente profundidade e “potência auditiva” de graves que pode ser obtido em amplificadores SE de relativa pouca potência real.  Por outro lado os amplificadores SE casam melhor com os sistemas de caixas acústicas em que os falantes desempenham uma única função**, criando uma sinergia única com os falantes. Todos os gabinetes acústicos conhecidos produzem distorções por Segundo harmônico e a escolha da fase ideal (ligação dos falantes com a polaridade adequada), poderá aumentar ou diminuir distorções no conjunto. A válvula enfim, “amacia” o sinal de qualquer fonte sonora sejam se CD, LP etc. Apesar de especificações condenatórias os amplificadores a válvula soam melhor apesar de suas altas impedâncias perdas nos transformadores e distorções por segundo harmônico.

**Alto falante com uma única função corresponde a sistemas acústicos em que não há um outro em função antipodal –Isto é um outro cuja função seja anular as discrepâncias do primeiro. Veja em GEC Metal cone http://www.novacon.com.br/audiogecld6.htm projetos Periphonic.

Outro argumento a favor do SE é a simplicidade. Poucas etapas não poderão introduzir grandes distorções, Os estágios são obrigados a operar em categoria A, que são os mais lineares possíveis; também não temos separadores de fase ou outras complicações. A realimentação negativa poderá até aumentar a distorção apesar de, por exemplo, ser aplicada corretamente, operar com o gabinete acústico em fase inadequada. Optamos em nosso sistema aplicar um mínimo possível de realimentação ou não utilizá-la.

O inteligente uso da distorção harmônica pelo “lado bom” pode ser explicada neste paradigma exposto pelo Prof Lima:

Podemos olhar o que acontece com a distorção de segundo harmônico ao ser produzida em um dispositivo- o amplificador - e a seguir passar por outro dispositivo - a caixa acústica - que também produz o mesmo tipo de distorção. Qual será a distorção na saída do segundo dispositivo? A resposta está no apêndice 2e a seguir tento resumir o seu significado intuitivo.

Assumindo que os dois dispositivos, amplificador e caixa, produzam apenas segundo harmônico em igual quantidade (por exemplo 1%), qual seria a distorção total do sinal após ter passado por ambos ? O resultado dependerá da diferença de fase com que é gerado este segundo harmônico em relação à freqüência inicial (fundamental) em cada um dos dispositivos. Esta diferença de fase pode ser qualquer uma entre 0° e 360°ou entre -180° e +180° se assim preferirmos considerar- Se os dois dispositivos geram a distorção da mesma forma, com a mesma relação de fase entre a distorção e a fundamental, o resultado será, como parece normal,2% de distorção de segundo harmônico.

- Uma diferença de 30° na relação de fase do segundo harmônico com a fundamental, entre os dois dispositivos, produzirá um total de 1,93% de distorção.

Uma diferença de 60° produzirá 1,73%.

- 90° produzirá 1,41%.

- 120° produzirá 1%. Isto é, a mesma quantidade de distorção produzida por apenas um dos dispositivos.

- 150° terá como resultado 0,52%, ou seja a distorção final será cerca da metade da distorção de um deles.

- Finalmente uma relação de 180° produzirá uma distorção final de segundo harmônico nula.

Mas qual seria a probabilidade de obtermos este cancelamento total de distorção de segundo harmônico entre dois dispositivos tão diferentes como um amplificador e uma caixa acústica? Mínima, da mesma maneira que seriam muito poucas as chances de obtermos a soma total de 2%. Como pudemos ver, se a diferença entre as fases estiver entre -120° e +120°existirá um aumento da distorção final em relação a distorção de apenas um dos dispositivos até um máximo de 2%. Se a diferença estiver entre -120° e -180° ou entre +120° e +180° teremos uma redução da distorção total para níveis abaixo dos níveis de distorção de um dos dispositivos até um mínimo de zero. Claro está que nada garante que a audibilidade da distorção siga linearmente estes números e existe até uma grande possibilidade de que a redução de distorção seja mais claramente percebida que seu aumento, especialmente se estivermos falando de altos valores,como 5%, em cada um dos dispositivos.

Quais são as chances de aumento ou redução. Pode-se começar com a suposição de que não existe nenhum comportamento preferido para a fase da distorção em nossos dispositivos. Existiria então cerca de 66% de probabilidade de aumento da distorção do sistema total em relação a distorção de um dispositivo (no nosso caso, a caixa). Isto é fácil de concluir verificando que temos 240° dos 360° totais correspondendo a um aumento. De forma complementar será obtido 33% de probabilidade de diminuirmos a distorção do sistema em relação a distorção da caixa sozinha. No mundo real tanto caixas acústicas como amplificadores exibem tendências, que não são aleatórias como a suposição anterior, exibindo preferência por determinados comportamentos em certas faixas de freqüências. Se ao lado disto for utilizado o fato de que a inversão de polaridade entre o amplificador SE e a caixa muda 180°a relação entre as distorções dos dois dispositivos, ficaria aumentada, para cada freqüência observada, para 66% a probabilidade de redução da distorção do sistema em relação à distorção da caixa apenas. Claro que as coisas não poderiam ser tão simples assim. Foi descrito um caso ideal. Precisamos ter em mente três suposições que foram inicialmente feitas. Primeiro, está sendo analisado o caso de apenas uma freqüência. Quando se altera a polaridade da conexão esta fica alterada para todas as freqüências. Segundo, assumimos níveis de distorção de segundo harmônico iguais, no amplificador e na caixa e na verdade se a distorção do amplificador for da mesma ordem de grandeza porém sempre menor que a da caixa a probabilidade de redução de distorção em relação a distorção da caixa apenas aumenta. Terceiro, assumimos que a inversão de polaridade e a conseqüente mudança na carga que a caixa apresenta para o amplificador, não alteraria a geração de distorção. Embora não inteiramente verdade as duas últimas condições são suposições razoáveis. Isto, com certeza, permite que o que foi descrito ocorra parcialmente toda vez que ligamos um amplificador SE a uma caixa acústica. As vezes o resultado é simplesmente música.Aqui deve ser feito um parênteses para deixar claro que a multiplicação de distorção de segundo harmônico gera também pequenas quantidades de terceiro e quarto harmônicos. Isto, porém, ocorre em quantidades verdadeiramente minúsculas nos níveis normais de audição. Além disto, o total cancelamento teórico depende de algumas considerações envolvendo componentes DC como pode ser visto no apêndice. Cancelamento de distorção de ordens mais elevadas(terceira em diante) embora possíveis, são mais difíceis de analisar embora possam ocorrer de forma parcial.Toda esta analise é valida para uma freqüência. A variação da distorção com a freqüência e a forma como no mundo real a distorção muda com os diversos níveis de potência, são fundamentais para a utilização efetiva destes efeitos. De qualquer maneira, tudo isto mostra porque, se determinadas condições forem respeitadas, os amplificadores SE podem formar sistemas que na verdade possuem baixa distorção onde realmente importa, ao chegar aos ouvidos.Nas figuras pode-se ver um exemplo do que pode ocorrer na prática. A figura 3 mostra o gráfico da distorção, na faixa entre 100 Hz e 1000 Hz, de uma caixa de alta eficiência com distorção por volta de 2% ,quando medida com 2,83Vrms (equivalentes a 1W em8 Ohms). Isto foi medido com um amplificador convencional com menos que 0,05% de distorção nesta mesma condição do teste. A figura 4 mostra o gráfico da distorção quando a caixa é acionada por um SE comum a média de 0,8% de distorção. Pode-se observar o nítido aumento da distorção entre 150 e 300 Hz e uma diminuição por volta de 900 Hz. A figura 5 mostra o resultado após ser feita uma inversão na polaridade da ligação. Nota-se claramente a redução na região de freqüência mais baixa assim como um aumento entre 800Hz e 900Hz. Nota-se também uma relevante redução na distorção média em relação a caixa tocada por um amplificador que poderia ser considerado “perfeito", como o da figura 5.

Detalhes em:

http://www.cpdee.ufmg.br/~semea/anais/artigos/EduardoLima.pdf

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Em nosso circuito proposto todos os amplificadores têm liberdade de escolha das fases amplificador/gabinete promovendo o controle da distorção por segundo harmônico.

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