Quando pensamos em amplificador valvulado, normalmente imaginamos algumas características quase inevitáveis:
válvulas grandes, transformadores, gabinete pesado e tensões elevadas.
Depois de construir amplificadores valvulados maiores, resolvi fazer justamente o contrário:
um amplificador pequeno.
Mas havia uma condição: mesmo sendo pequeno, eu queria que ele continuasse tendo uma válvula de verdade no circuito.
E depois surgiu um desafio ainda maior:
será que eu conseguiria fazer um amplificador valvulado funcionar com pilhas?
Foi assim que nasceu este pequeno amplificador híbrido, alimentado por 8 pilhas, totalizando 12 V, com válvula no pré-amplificador e um circuito integrado LM386 na etapa de potência.
O problema: válvulas normalmente trabalham com alta tensão
Essa era a primeira dificuldade do projeto.
Uma válvula tradicional possui necessidades de alimentação bastante diferentes das encontradas em muitos circuitos modernos de baixa tensão.
Simplificando bastante, podemos pensar em duas necessidades distintas:
alimentação do filamento
e
alimentação do circuito responsável pela amplificação.
O filamento pode trabalhar com uma tensão relativamente baixa, dependendo da válvula.
Já a operação convencional da válvula como elemento amplificador normalmente envolve tensões bem maiores.
E eu queria trabalhar com apenas:
12 V.
Então uma válvula pode funcionar com 12 V?
Existem válvulas desenvolvidas especificamente para trabalhar com tensões mais baixas. Além disso, também é possível fazer determinadas válvulas tradicionais operarem fora de suas condições convencionais, utilizando uma tensão de placa muito menor.
Foi justamente a segunda abordagem que explorei neste amplificador.
A válvula funciona.
Mas não trabalha em sua condição ideal.
E isso produz uma consequência muito interessante para um amplificador de guitarra:
distorção.
Neste projeto, a limitação virou característica
Quando alimentamos dessa maneira uma válvula que normalmente trabalharia com tensão mais elevada, sua resposta muda.
Ela deixa de possuir a mesma margem para amplificar o sinal de maneira limpa.
O sinal começa a sofrer distorção mais facilmente.
Em determinados equipamentos isso seria um problema.
Em um pequeno amplificador de instrumento, porém, podemos transformar isso em parte da sonoridade.
Foi exatamente o que fiz.
Coloquei um controle de ganho no pré-amplificador
A válvula é utilizada na etapa de pré-amplificação.
Nessa etapa acrescentei um controle de ganho.
Com ele consigo variar o comportamento do amplificador desde uma condição com pouca distorção até uma resposta muito mais saturada.
Assim, o amplificador pode produzir desde:
um som levemente áspero
até
um som bem mais distorcido.
Tudo depende do ajuste do potenciômetro de ganho.
O que é ganho?
É comum confundir:
ganho
e
volume.
Eles estão relacionados, mas não são exatamente a mesma coisa.
De maneira simplificada, o ganho controla quanto o sinal é amplificado em determinada etapa do circuito.
Se aumentamos muito o ganho e a etapa não possui margem suficiente para reproduzir toda a amplitude do sinal, começa a ocorrer:
clipping.
A forma de onda é deformada.
E ouvimos isso como distorção.
Por isso coloquei dois controles
No painel frontal instalei:
um potenciômetro de ganho
e
um potenciômetro de volume.
Essa combinação permite brincar com o comportamento do amplificador.
Podemos aumentar o ganho para provocar mais saturação e depois utilizar o volume para ajustar o nível final.
Essa separação é muito comum em amplificadores de guitarra justamente porque permite explorar diferentes timbres.
Mas a válvula não alimenta diretamente o alto-falante
Aqui aparece uma característica fundamental do projeto.
Eu queria uma válvula.
Queria também trabalhar com pilhas.
E precisava conseguir movimentar um alto-falante.
A solução foi construir um amplificador híbrido.
Na etapa de pré-amplificação temos:
válvula.
Na etapa de potência temos:
circuito integrado.
O que significa amplificador híbrido?
Um equipamento híbrido combina tecnologias diferentes.
Neste caso:
válvula + semicondutor.
Podemos representar de maneira simplificada:
guitarra
↓
pré-amplificador valvulado
↓
controle de ganho
↓
etapa de potência com CI
↓
alto-falante.
Assim conseguimos explorar a válvula no tratamento do sinal sem precisar construir uma etapa de potência valvulada convencional.
O conhecido LM386
Para a etapa de potência utilizei o LM386.
Esse é um circuito integrado bastante conhecido por quem começa a fazer experiências com áudio.
Ele permite construir pequenos amplificadores utilizando relativamente poucos componentes externos.
No meu projeto, o circuito foi ajustado para entregar aproximadamente 2 W.
Não parece muito.
Mas precisamos lembrar qual era o objetivo:
um mini amplificador para estudo.
Dois watts podem ser bastante úteis
Quando falamos em amplificadores de guitarra, números como:
50 W, 100 W, 200 W
chamam bastante atenção.
Mas potência não cresce de maneira linear com nossa percepção de volume.
Para estudar em casa, não precisamos necessariamente de dezenas de watts.
Um pequeno amplificador pode ser mais do que suficiente para:
praticar;
testar instrumentos;
experimentar timbres;
aprender eletrônica.
E ainda possui a enorme vantagem de ser portátil.
O amplificador funciona com oito pilhas
Na parte traseira instalei a alimentação.
Utilizei:
8 pilhas pequenas
totalizando:
12 V.
Isso significa que não preciso necessariamente estar próximo de uma tomada para utilizar o amplificador.
Podemos imaginar:
8 × 1,5 V = 12 V.
Essa alimentação atende ao conceito do projeto:
um pequeno amplificador transportável e independente da rede elétrica.
Um amplificador valvulado portátil
Essa talvez seja justamente a parte mais curiosa.
Temos:
uma válvula aparente;
controle de ganho;
controle de volume;
alto-falante;
entrada P10;
mas a alimentação está escondida atrás do gabinete:
oito pilhas.
É uma combinação bastante diferente daquela que normalmente associamos à expressão “amplificador valvulado”.
A válvula ficou propositalmente aparente
No painel frontal, deixei a válvula pentodo pré-amplificadora em destaque.
Não havia motivo para esconder justamente o componente que dava personalidade ao projeto.
Ela passou a participar também da estética.
Quando olhamos para o amplificador, percebemos imediatamente:
há uma válvula aqui.
O painel frontal
Além da válvula, coloquei no painel:
potenciômetro de volume;
potenciômetro de ganho;
LED indicador;
entrada P10;
chave liga/desliga tipo alavanca.
Ou seja, tentei manter a operação muito semelhante àquela esperada de um pequeno amplificador de instrumento.
Conectamos o instrumento.
Ligamos.
Ajustamos ganho.
Ajustamos volume.
E tocamos.
O LED indica que o amplificador está ligado
Parece um detalhe pequeno, mas é particularmente importante em um equipamento alimentado por pilhas.
Sem indicação visual, podemos esquecer o amplificador ligado.
O resultado:
pilhas descarregadas.
O LED funciona como um indicador simples de estado.
Entrada P10
Para a entrada utilizei o tradicional conector P10.
Assim podemos conectar um instrumento utilizando um cabo convencional.
Essa escolha também ajuda a dar ao projeto a sensação de um amplificador real, apenas em escala reduzida.
Também coloquei saída para fone de ouvido
Na parte traseira instalei um conector P2 para fone de ouvido.
Mas não é apenas uma saída ligada paralelamente ao alto-falante.
Utilizei um conector do tipo jack fechado, com chaveamento interno.
Isso permite uma função muito útil.
Quando conecto o fone, o alto-falante é desligado
O próprio conector realiza a comutação.
Sem o plugue:
alto-falante funcionando.
Quando inserimos o plugue do fone:
alto-falante desconectado.
Assim podemos utilizar o amplificador de maneira mais silenciosa.
Para um amplificador de estudo, isso faz bastante sentido.
O conector chaveado é uma solução muito inteligente
Esse tipo de jack possui contatos que permanecem conectados enquanto nenhum plugue está inserido.
Ao inserir o plugue, a própria ação mecânica abre ou altera determinados contatos.
Portanto, conseguimos realizar automaticamente:
alto-falante → OFF
quando:
fone → conectado.
Sem precisar acrescentar outra chave no painel.
Atenção com fones de ouvido
Uma observação importante para quem pretende construir circuitos semelhantes: uma saída destinada originalmente a alto-falante não deve ser conectada indiscriminadamente a qualquer fone.
É necessário verificar o circuito, impedâncias, níveis e a maneira como a saída foi projetada.
No meu projeto existe uma saída específica implementada para essa função.
O gabinete também foi construído por mim
Não queria apenas fazer o circuito funcionar.
Queria que o conjunto tivesse realmente:
cara de amplificador.
Por isso construí o gabinete utilizando compensado de 1 cm de espessura.
Depois comecei a trabalhar no acabamento.
Carpete preto
Toda a caixa foi revestida com carpete preto.
Esse tipo de acabamento ajuda bastante a criar aquela aparência clássica de equipamento de áudio.
Além disso, esconde as superfícies do compensado e pequenas imperfeições da construção.
Mas eu ainda queria ir além.
Cantoneiras, alça e pés
Instalei:
cantoneiras;
alça;
pés.
São detalhes simples.
Mas juntos mudam completamente a percepção do objeto.
O que poderia parecer apenas:
“uma caixa de madeira com um circuito dentro”
começa a parecer:
“um pequeno amplificador de verdade”.
No artigo original eu disse que esses detalhes deram ao Mini Amp um jeitão profissional.
A traseira também lembra um amplificador tradicional
Na parte posterior deixei o tradicional pórtico, que também permite a saída do som produzido pelo alto-falante.
Essa abertura contribui para o comportamento acústico do pequeno gabinete e também mantém uma aparência familiar para quem já conhece amplificadores.
Mas a traseira possui outra característica importante.
Mantive a eletrônica aberta para ventilação
O LM386 trabalha levemente aquecido nessa montagem.
Por isso, deixei a região do circuito aberta para favorecer a circulação do ar.
Esse é um princípio importante em qualquer montagem eletrônica:
calor precisa ser considerado desde o projeto.
Não adianta construir um circuito perfeito e depois colocá-lo em uma caixa completamente fechada se os componentes precisam dissipar energia térmica.
Por que componentes eletrônicos aquecem?
Nenhum amplificador real possui eficiência de 100%.
Parte da energia elétrica fornecida acaba transformada em calor.
Quanto maior a potência dissipada internamente por determinado componente, maior pode ser sua temperatura.
Por isso encontramos em circuitos de potência elementos como:
dissipadores;
ventilação;
superfícies metálicas;
ventoinhas
dependendo da potência envolvida.
Neste pequeno amplificador, uma construção aberta foi suficiente para a necessidade observada no projeto.
Um ótimo amplificador para estudo
Por ser pequeno, alimentado por pilhas e possuir saída para fone, o projeto acabou funcionando muito bem como amplificador de estudo.
Não foi criado para competir com um grande amplificador de palco.
Sua proposta é completamente diferente.
Ele é:
pequeno;
portátil;
experimental;
divertido de construir.
E, principalmente:
permite experimentar uma válvula de verdade em um circuito de baixa tensão.
Mas por que utilizar válvula se um CI poderia fazer tudo?
Essa é uma ótima pergunta.
Se o único objetivo fosse construir o menor amplificador possível, poderíamos eliminar completamente a válvula.
O LM386 sozinho poderia ser utilizado em uma montagem de pequeno amplificador.
Mas aí perderíamos justamente a experiência que motivou o projeto.
Eu queria investigar:
como uma válvula tradicional se comportaria trabalhando com uma alimentação tão baixa?
A resposta acabou fazendo parte do timbre.
A distorção não é necessariamente um defeito
Esse é um conceito muito interessante em eletrônica de áudio.
Em diversos equipamentos queremos:
a menor distorção possível.
Em um amplificador de guitarra, a história pode ser diferente.
Certos tipos de distorção são deliberadamente explorados para criar timbre.
Portanto, precisamos sempre perguntar:
qual é o objetivo do circuito?
Um comportamento inadequado para um amplificador Hi-Fi pode ser desejável em um amplificador de instrumento.
O ganho permite explorar essa característica
Foi justamente por isso que coloquei o controle de ganho no pré valvulado.
Em vez de ficar preso a uma única quantidade de saturação, consigo experimentar diferentes condições.
Com ganho menor:
som menos saturado.
Aumentando o ganho:
mais distorção.
Isso transforma uma limitação elétrica da alimentação em um controle musical.
Um projeto excelente para estudar amplificação em etapas
O circuito também ajuda a visualizar um conceito fundamental:
um amplificador não precisa ser uma única etapa.
Temos funções diferentes.
Neste projeto:
entrada
↓
pré-amplificação valvulada
↓
controle/timbre decorrente da saturação
↓
etapa de potência LM386
↓
alto-falante.
Cada etapa possui uma função.
O pré não precisa fornecer potência para o alto-falante
Esse é outro conceito importante.
A função principal do pré-amplificador é trabalhar com o sinal.
Já a etapa de potência precisa fornecer energia suficiente para movimentar o alto-falante.
Por isso conseguimos combinar tecnologias diferentes:
válvula no pré + CI no power.
E isso ajuda a entender amplificadores maiores
Depois de compreender esse pequeno sistema, fica muito mais fácil olhar para um amplificador completo e separar mentalmente:
fonte;
entrada;
pré;
controle de ganho;
etapa de potência;
alto-falante.
O circuito deixa de parecer uma coleção enorme de componentes.
Começamos a enxergar:
blocos funcionais.
Eu documentei toda a construção
Uma das características mais interessantes desse projeto é que não registrei apenas o resultado final.
Filmei o processo.
Na página original existem 23 vídeos mostrando as diferentes etapas da construção.
Isso permite acompanhar o projeto evoluindo desde a montagem até o pequeno amplificador terminado.
É praticamente um curso dentro de um único projeto
São 23 vídeos porque construir um equipamento completo envolve muito mais do que simplesmente apresentar um esquema eletrônico.
Existe:
circuito;
montagem;
gabinete;
painel;
conectores;
alimentação;
acabamento;
testes.
Essa é justamente a diferença entre:
montar um circuito
e
construir um produto funcional.
O pequeno amplificador reúne várias áreas da eletrônica
Em um único projeto conseguimos conversar sobre:
válvulas;
polarização;
baixa tensão;
distorção;
ganho;
potência;
circuitos integrados;
alto-falantes;
impedância;
alimentação por pilhas;
dissipação térmica;
conectores de áudio.
É muita eletrônica dentro de uma caixa pequena.
E existe algo especialmente interessante em construir o gabinete
Quando fazemos experiências sobre uma protoboard, temos um circuito.
Quando projetamos também:
caixa;
painel;
controles;
conectores;
acabamento,
começamos a transformar aquele circuito em:
um equipamento.
Essa etapa muda completamente a experiência.
Da bancada para um amplificador que realmente podemos usar
O caminho foi aproximadamente:
ideia
↓
válvula trabalhando em baixa tensão
↓
pré-amplificador
↓
controle de ganho
↓
LM386
↓
alto-falante
↓
alimentação com 8 pilhas
↓
gabinete de compensado
↓
carpete e ferragens
↓
Mini Amp.
No final, não temos apenas uma demonstração de eletrônica.
Temos um pequeno amplificador que pode ser conectado a um instrumento e utilizado para estudar.
Quer aprender a montar um desses. Aí abaixo, você pode assistir os 23 vídeos que filmei com todas as etapas.
Quer aprender eletrônica aplicada ao áudio?
Esse projeto representa muito bem o tipo de coisa que torna a eletrônica de áudio tão interessante.
Em vez de estudar isoladamente:
válvula, resistor, capacitor, potenciômetro, circuito integrado e alto-falante,
podemos juntar tudo e construir um equipamento que realmente produz som.
E este pequeno amplificador híbrido talvez seja um dos melhores exemplos:
uma válvula trabalhando de uma maneira pouco convencional, um LM386 fazendo o trabalho de potência e oito pilhas permitindo levar o amplificador para praticamente qualquer lugar.
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