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AMPLIFICADOR ESTEREO COM 6L6 / 6L6 STEREO AMPLIFIER

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DESCRIÇÃO DE UM AMPLIFICADOR VALVULADO ESTÉREO, CLASSE A, COM 8 WATTS POR CANAL

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ATENÇÃO: Válvulas são componentes que trabalham com alta tensão, onde qualquer descuido pode ser fatal. Não experimente estes circuitos a menos que esteja habituado com esta tecnologia.

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Aqui vai mais uma opção interessante para os que gostam dos valvulados. Trata-se de um amplificador estéreo, composto de duas válvulas em cada canal, saída classe A e com sensibilidade adequada para ser acionado por praticamente qualquer tipo de player que tenha saída auxiliar ou para fone de ouvido. Uso este equipamento no quarto, as vezes ligado ao cd player e as vezes ligado ao computador.

 

Com cerca de 8 Watts de saída por canal, ligado a um par de caixas acústicas de rendimento mediano “bateu” fácil o micro system de muito mais potência, que acabou sendo desativado. Sem falar na qualidade de som, pois as válvulas conseguem trabalhar com muito melhor desembaraço as complexas nuances existentes na música, o que traz uma transparência e um detalhamento impressionante. É muito prazeroso ouvir os discos no aparelho e descobrir instrumentos e detalhes que antes passavam despercebidos...

 

Cada canal conta com uma 5881 na saída e uma 6BQ7 no estágio de pré amplificação. A 5881 é uma versão robusta da 6L6, capaz de uma dissipação de placa de 30 Watts, embora não a estejamos utilizando a todo vapor neste projeto.

 

Vamos fazer uma rápida análise da arquitetura do aparelho para ver como foi concebido. Não se trata de fazer o projeto aqui mas sim vista rápida nos principais parâmetros que nortearam as escolhas feitas.

 

O ESTÁGIO DE SAÍDA

 

A escolha da válvula de saída foi função do transformador de saída que eu tinha disponível. Eram duas unidades de 5K Ohms de impedância primária, com secundário de 8 Ohms e 10 Watts de power handling.

 

Na prática o rendimento típico de um amplificador classe A, usando um bom trafo de saída, é de cerca de 40%. Isto diz que se queremos utilizar os 10W que o trafo pode suportar precisamos de uma válvula que dissipe na placa

 

Pd = Po/η = 10/0,4 = 25W

 

Algumas opções típicas para esta dissipação são a EL34, 6L6, 5881, 7027A, etc. Optei pela 5881 por ser um tipo robusto e o preço, da made in China, interessante.

 

Um ponto de trabalho que exige 5K de carga (retirado das curvas de placa) é Vp = 330V, Vg2 = 250V e Ip = 58 mA. Nesta condição a válvula dissipa

 

Pd = Vp x Ip = 330 x 58x10‾³ = 19W

 

Por isso dissemos que ela não está sendo utilizada no limite.

 

Importante ressaltar que, quando se diz que a tensão de placa é de 330V, esta é a tensão medida entre PLACA E CATODO. A fonte deve fornecer uma tensão de alimentação acima desta pois existe a queda no primário do trafo de saída e no resistor de catodo. No meu caso foi necessário um +B de 360V para que, na válvula, estejam os 330V.

 

Podemos esperar uma potência de saída na carga (alto falante) de aprox.

 

Po = Pd x η = 19 x 0,4 = 7,6 Watts

 

É um número aproximado porque não foi medida a eficiência do transformador. Isto irá aparecer no final, quando o aparelho for ensaiado na bancada.

 

Esta condição de trabalho pede uma polarização de grade de -14V (dado também retirado das curvas de placa).

 

Foi adotado neste projeto o sistema de polarização automática, com resistor de catodo. O valor do resistor é de

 

Rk = Vg1 / (Ip + Ig2)

 

Rk = 14 /((58 + 5) x 10‾³) = 220 Ohms

 

Ig2 é a corrente de grade auxiliar neste ponto de trabalho.

 

 

 

O ESTÁGIO DE ENTRADA

 

Para as considerações sobre o estágio de entrada vamos adotar alguns parâmetros:

 

Sensibilidade desejada = alcançar plena potência de saída com um sinal de entrada de 0,2 V

 

Impedância de entrada = da ordem de 1M Ohms. Isto para não carregar qualquer tipo de fonte que venhamos utilizar para excitar o amplificador.

 

Bom, com estes dados já é possível determinar a amplificação necessária do pré (usamos o termo “amplificação” para relação de tensões. O termo “ganho” refere-se a relação de potências).

 

A amplificação necessária para excitação máxima é

 

Av = (Vg1/2) / Vin

 

Av = (14/1,41) / 0,2 = 49x (ou 34dB)

 

Na prática vamos utilizar um valor acima disso porque vamos ter um elo de realimentação negativa de pelo menos 15dB. Vamos portanto precisar de uma amplificação total de no mínimo 49dB ou 280x.

 

Dizemos no mínimo, pois se dispusermos de um valor de amplificação maior que este podemos utilizar a diferença na realimentação ou no aumento da sensibilidade de entrada. A escolha é do projetista.

 

Esta amplificação é uma exigência imposta ao estágio de entrada. Há uma enormidade de possibilidades para consegui-lo e assim sendo, optei pela mais prática, ou seja, a que permitiu utilizar alguma válvula que tenho.

 

Fuçando na sucata achei algumas 6BQ7 dispostas a trabalhar. Resta ver se elas podem atender a exigência acima.

 

A 6BQ7 é um duplo triodo com mü da ordem de 30 (quando usada com corrente de placa muito baixa). Esta válvula foi concebida para trabalho em VHF, como front end dos antigos receptores de TV, numa configuração conhecida como cascode. Ela também pode ser utilizada em amplificadores RC para áudio, que é o nosso caso.

 

A seqüência lógica seria traçar varias retas de carga e medir a simetria de cada uma para determinar a de melhor linearidade. Depois viria o cálculo DC, etc.

Mas, para facilitar este trabalho, o(s) fabricante(s) das válvulas passíveis de uso em áudio, dentre elas  a nossa 6BQ7, já fizeram este trabalho e o incluíram nos manuais na forma de quadros com várias opções de alimentação e carga. Vamos usar esta facilidade.

 

No apêndice do manual aparece este quadro que copio abaixo (parcialmente) para mostrar como funciona. Junto está o circuito recomendado.

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O quadro original é extenso, pois fornece valores para vários pontos de trabalho. Escolhi este, com tensão de alimentação (Ebb) de 180V uma vez que esta tensão pode ser obtida facilmente já que vamos ter os 330V para as 5881.

 

Este quadro diz o seguinte: com alimentação de 180V, resistor de placa (Rp) de 100K, resistor de catodo (Rk) de 1630 Ohms (1K5 na prática), vamos obter uma amplificação (Av) de 24X.

Já que a válvula é dupla, dois estágios idênticos em cascata nos darão

 

Av = 24² = 576x ou 55dB, portanto acima do que precisamos!

 

O valor Eo que está no quadro representa a tensão máxima que esta configuração fornece ao estágio seguinte. Com os valores escolhidos esta tensão é de 32 Volts, portanto mais que o dobro dos 14 Volts que precisamos para excitar a válvula de saída.

 

Isto significa que a 6BQ7 é uma opção viável.

 

 

A FONTE DE ALIMENTAÇÃO

 

Resta agora dar uma espiada na fonte, que é quem vai empurrar esta coisa toda.

 

Já vimos que cada válvula de saída vai dissipar 19W na placa e 250V x 5 mA = 1,25 W na grade auxiliar. Isto totaliza 20,25W.

 

O filamento consome 6,3V x 0,9A = 5,67W

 

A 6BQ7 trabalha com 180V e aprox 1mA de placa. Isto dá cerca de 0,2W por seção ou 0,4W total. Já o filamento consome 6,3V x 0,4A = 2,52W

 

Resumindo: cada canal vai exigir da fonte

 

Ptot = 20,25W + 5,67W + 0,4W + 2,52W = 28,84W

 

Adicione a dissipação do resistor de catodo (14V x 63mA = 0,882W) mais dissipação nos resistores de grade auxiliar, etc. Vamos arredondar para um consumo de 35W por canal.

Dois canais, portanto, 70W.

 

Alias este é o ponto fraco das válvulas. Veja este aparelho; para entregar cerca de 15W de potência útil, drena algo próximo de 70W! Elas apenas sobrevivem (ao menos em alguns círculos elitistas) porque fazem um excelente trabalho no som.

 

Para que a fonte não fique no gargalo, vamos dimensionar o transformador para 100 Watts.

 

100W exige um núcleo de 12 cm² e uma relação de 7 espiras por volt. De onde vem estes números é uma conversa para outra hora.

 

Adotando uma eficiência (prática) de 90% para o transformador de força, a potência no primário é de

 

Pp = 100/0,9 = 111W

 

Para rede de 127V a corrente primária é de

 

Ip = 111/127 = 0,87A (utilizei fio 23)

 

Então o enrolamento primário deve ter 127 x 7 = 889 espiras de fio 23.

 

Bom, esta mesma ladainha se repete para cada enrolamento. Fica maçante detalhar tudo... Maçante para quem lê e mais ainda para quem escreve.

O que foi dito até aqui mostra o como a coisa se desenrola numa primeira avaliação, ou “pré-projeto”.

 

 

CONSTRUÇÃO

 

Vamos para a parte prática.

 

O chassi é de alumínio e segue a receita já mostrada em um texto anterior (http://diy-rbt2.tripod.com) onde uma forma de bolo, devidamente recortada e trabalhada, pode virar um bom chassi.

 

Como não havia espaço suficiente para colocar as 6BQ7 na parte superior do chassi, elas foram para baixo. Foram montadas num pequeno subchassi e este fixado na parte inferior do principal. Esta parte mecânica exige um pouco de paciência, principalmente se você dispõe, como é o meu caso, apenas de ferramentas elementares.

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A figura mostra o chassi principal e o subchassi com as duas 6BQ7

 

 

 

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Aqui a montagem está tomando a forma final. O subchassi está fixado ao chassi principal com espaçadores para permitir a passagem da fiação dos transformadores de saída sob ele

 

 

 

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Detalhe da construção do chassi dos duplo-triodos

 

 

 

 

DIAGRAMA ELÉTRICO

 

As figuras a seguir mostram o esquemático da seção amplificadora. Foi desenhado apenas um canal, pois o outro é idêntico.

 

 

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A parte em azul é o subchassi. Os estágios de saída e a fonte de alimentação estão no chassi principal.

 

Valor dos componentes

 

C1 = .1µF - 400V

C2 = .1µF - 400V

C3 = 100µF - 25V

 

R1 = Potenciômetro duplo 1MΏ

R2 = 22K – 1/4W

R3 = 1K5 – 1/4W (ver texto)

R4 = 100K – 1/4W

R5 = 1MΏ – 1/4W

R6 = 1K5 – 1/4W

R7 = 100K – 1/4W

R8 = 500K – 1/4W

R9 = ver texto

R10 = 220 Ohms - 5W

 

R9 é o resistor de realimentação, que determina a amplificação global do aparelho. Quanto maior R9, mais sensível o aparelho fica, porem menos realimentado, com conseqüente estreitamento da banda passante e aumento da distorção. No meu aparelho usei para R9 o valor de 33K (1/4W)e com isso ele atingiu a sensibilidade que eu preciso.

 

Observar também que, para DC, R9 está em paralelo com o resistor de catodo do primeiro triodo da 6BQ7 (R3), portanto ele interfere na polarização daquela seção. O valor da associação deve ser de 1K5.

 

 

Para proceder às ligações, abaixo estão as bases das válvulas:

 

6bq7.jpg

Dados da 6BQ7

 

 

 

5881b.jpg

 

 

Na figura abaixo temos a fonte de alimentação. Ela é única para ambos os canais.

 

 

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O circuito é um dobrador de tensão que fornece, sob carga, em +B1 360V, em +B2 250V e em +B3 180V.

 

O transformador T foi enrolado em casa e os dados são os seguintes:

 

Seção do núcleo = 12 cm²

Primário de 127V = 890 espiras de fio 23

Secundário de alta tensão = 990 espiras de fio 28

Secundário de 6,3V = 50 espiras de fio 19

 

 

Valor dos componentes:

 

T = trafo de força (ver texto)

D1 = 1N4007

D2 = 1N4007

C1 = 200µF / 400V

C2 = 200µF / 400V

C3 = 100µF / 400V

C4 = 100µF / 400V

 

R1 = 10K – 5W

R2 = 20K – 2W

 

Os valores de R1 e R2 dependem muito do transformador e devem ser experimentados para que dêem as tensões descritas acima em +B2 e +B3.

 

 

CONCLUSÃO:

 

O desempenho do aparelho surpreende. Atualmente estamos acostumados a equipamentos de alta potência e falar em 8 Watts por canal parece brincadeira. Esteja certo que não é.

Experimente-o. Você irá se surpreender com o que pode fazer poucos Watts quando bem aproveitados e comandados por um circuito e componentes capazes de destrinchar os detalhes da trama musical. Os graves ocupam seu lugar, a voz ganha uma presença impressionante e o brilho dos agudos impactam. As mais delicadas nuances saltam, tornam-se nítidas... Suas músicas vão ganhar vida!

 

 

 

Aí vão algumas fotos

 

 

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A montagem interna, feita pelo sistema ponto a ponto com o uso de barra de terminais
 
 
 

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Aí está o amplificador ligado ao Cd Player. Formam uma dupla imbatível

 

 

 

 
 
Escrito por  Antonio R. Rabitti
 
Julho 2008
 
 
 
 

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