Os circuitos clássicos para guitarra têm algo que sempre me chama a atenção: muitos conseguem produzir resultados sonoros interessantes utilizando pouquíssimos componentes.
O Dallas Rangemaster é um excelente exemplo.
Criado na década de 1960, o circuito original utilizava apenas um estágio amplificador com um transistor PNP de germânio, além de alguns resistores, capacitores e um potenciômetro. O componente mais associado ao Rangemaster original é o OC44, embora também tenham sido utilizadas versões com OC71.
No projeto que mostro no vídeo deste artigo, a proposta é montar uma versão utilizando outro transistor clássico de germânio:
o AC128.
E existe uma correção conceitual importante no título: embora o Rangemaster possa contribuir para produzir distorção quando utilizado com um amplificador, ele é originalmente um treble booster, e não propriamente um pedal de distorção convencional.
O que é o Dallas Rangemaster?
O Dallas Rangemaster surgiu em meados dos anos 1960 como um equipamento destinado a aumentar o nível do sinal da guitarra e, ao mesmo tempo, enfatizar determinadas regiões mais altas do espectro.
O original nem sequer tinha o formato típico dos pedais atuais.
Era uma pequena caixa projetada para ficar sobre o amplificador, com controle de boost e chave liga/desliga.
Conceitualmente:
GUITARRA
↓
RANGEMASTER
↓
BOOST + ÊNFASE DE FREQUÊNCIA
↓
AMPLIFICADORMas os guitarristas descobriram algo interessante.
Quando esse sinal mais forte era enviado para um amplificador já trabalhando próximo da saturação, o resultado podia ser:
mais ganho, mais harmônicos, maior presença e mais saturação.
É daí que vem a associação do Rangemaster com aqueles timbres clássicos de guitarra distorcida.
Então o Rangemaster é um pedal de distorção?
Tecnicamente, eu faria uma distinção.
Um pedal de distorção convencional normalmente possui um mecanismo deliberado para produzir clipping significativo dentro do próprio efeito.
Podemos representar:
GUITARRA
↓
GANHO
↓
CLIPPING
↓
DISTORÇÃONo Rangemaster, a função principal é outra:
GUITARRA
↓
BOOST SELETIVO
↓
SINAL MAIS FORTE
↓
AMPLIFICADOR
↓
SATURAÇÃOO próprio estágio de germânio também pode introduzir não linearidades quando exigido, mas o efeito clássico do Rangemaster depende muito da interação entre booster + amplificador.
Portanto, chamar de “pedal de distorção Rangemaster” não chega a impedir que o leitor entenda a proposta, mas treble booster Rangemaster é tecnicamente mais preciso.
Por que aumentar justamente os agudos?
Aqui existe outra sutileza interessante.
“Treble booster” pode dar a impressão de que o circuito simplesmente pega os agudos e aumenta brutalmente essas frequências, como um controle de tonalidade.
O comportamento é mais interessante.
O pequeno capacitor existente na entrada do circuito forma, em conjunto com a impedância de entrada, uma resposta do tipo passa-altas. No circuito clássico, essa rede reduz bastante a contribuição das frequências mais baixas antes do estágio amplificador.
Assim:
GRAVES → menos enfatizados
MÉDIOS → progressivamente destacados
AGUDOS → maior ganho relativoÉ por isso que muitas descrições modernas falam também em upper-mid boost, e não simplesmente em “mais agudo”.
Isso ajuda a empurrar o amplificador
Imagine uma guitarra com bastante conteúdo grave entrando em um amplificador já saturado.
Os graves podem deixar o som:
embolado
ou:
pouco definido.
Ao reduzir parte desse conteúdo antes de aumentar o nível do sinal, conseguimos atacar o amplificador de outra maneira.
É uma das razões pelas quais o Rangemaster ficou associado ao uso com amplificadores valvulados britânicos da época.
O efeito final não vem apenas do pedal.
Vem do conjunto:
GUITARRA
↓
RANGEMASTER
↓
AMPLIFICADOR
↓
ALTO-FALANTE
↓
TIMBRE FINALEssa interação é justamente uma das partes mais interessantes da eletrônica aplicada à guitarra.
O circuito é surpreendentemente simples
O coração do Rangemaster clássico é um único estágio amplificador em:
emissor comum.
A análise do circuito original mostra um transistor PNP de germânio, três resistores principais de polarização/emissor, capacitores e um potenciômetro de saída.
Podemos simplificar o funcionamento em blocos:
ENTRADA DA GUITARRA
↓
CAPACITOR DE ENTRADA
↓
TRANSISTOR DE GERMÂNIO
↓
AMPLIFICAÇÃO
↓
CAPACITOR DE SAÍDA
↓
CONTROLE DE BOOST
↓
AMPLIFICADORÉ um excelente circuito para estudar porque conseguimos relacionar cada componente com uma função bastante clara.
E onde entra o AC128?
O circuito original ficou conhecido pelo uso do OC44 de germânio.
Mas existem inúmeras montagens posteriores utilizando outros transistores de germânio.
O AC128 é uma alternativa bastante conhecida em projetos DIY do Rangemaster. Há inclusive montagens documentadas que substituem o OC44 por um AC128 PNP mantendo essencialmente a arquitetura clássica do circuito.
E isso torna o projeto particularmente interessante porque o AC128 também é um componente clássico da eletrônica de áudio.
Germânio e silício não são exatamente iguais
Hoje estamos muito mais acostumados aos transistores de:
silício.
O germânio pertence a uma geração anterior da tecnologia de semicondutores e apresenta algumas características diferentes.
Entre elas estão diferenças na tensão das junções e comportamento térmico.
Mas é importante evitar uma simplificação comum:
“germânio sempre soa melhor”.
Isso não é uma regra eletrônica.
O resultado depende de:
circuito, polarização, ganho do transistor, corrente de fuga, temperatura e interação com os outros equipamentos.
Dois AC128 podem se comportar de maneira diferente
Este é provavelmente um dos aspectos mais importantes quando trabalhamos com transistores antigos de germânio.
A variação entre componentes pode ser grande.
Dois transistores com a mesma identificação:
AC128 AC128
A Bpodem apresentar características diferentes.
No Rangemaster isso é particularmente relevante porque o ponto de polarização influencia diretamente a forma como o sinal será amplificado e distorcido.
Análises do circuito destacam justamente a grande variação de ganho entre transistores de germânio e a necessidade de considerar isso no ajuste da polarização.
O que é polarização?
O transistor precisa trabalhar em determinado ponto mesmo quando não existe sinal de guitarra.
Esse é seu:
ponto de operação.
De maneira conceitual:
ALIMENTAÇÃO
↓
REDE DE RESISTORES
↓
POLARIZAÇÃO DO TRANSISTOR
↓
PONTO DE OPERAÇÃO
↓
AMPLIFICAÇÃO DO SINALSe esse ponto estiver inadequado, podemos ter:
pouco ganho
clipping assimétrico excessivo
ruído
ou:
funcionamento inadequado.
Por isso, simplesmente colocar qualquer AC128 no circuito e esperar exatamente o mesmo resultado de outro transistor não é necessariamente uma boa abordagem.
O germânio também sofre com corrente de fuga
Outro aspecto dos transistores de germânio é a leakage, ou corrente de fuga.
Ela pode ser consideravelmente maior que em transistores modernos de silício.
Além disso, os transistores de germânio são conhecidos por apresentar comportamento mais dependente da temperatura. A análise técnica do Rangemaster destaca justamente variação de ganho, ruído, microfonia e dependência térmica como características encontradas nesses componentes antigos.
Isso significa que o mesmo circuito pode apresentar pequenas mudanças conforme:
transistor
e:
temperatura.
É uma das razões pelas quais selecionar e testar o transistor pode ser importante em projetos com germânio.
O capacitor de entrada é fundamental para o timbre
Um dos componentes mais interessantes do Rangemaster é justamente o capacitor de entrada.
No circuito clássico encontramos aproximadamente:
5 nF.
Ele não está ali apenas para bloquear corrente contínua.
Em conjunto com a impedância do circuito, participa diretamente da resposta em frequência.
A análise do Rangemaster mostra que essa rede atenua progressivamente as frequências inferiores e é determinante para a característica de treble boost.
Podemos pensar:
CAPACITOR MENOR
↓
MENOS GRAVES PASSAM
↓
SOM MAIS FOCADO
CAPACITOR MAIOR
↓
MAIS GRAVES PASSAM
↓
BOOST MAIS AMPLOÉ justamente por isso que alterar esse capacitor se tornou uma das modificações mais comuns do circuito Rangemaster.
Isso permite experimentar
Quem monta o circuito pode experimentar diferentes valores de capacitor.
Em vez de simplesmente copiar o esquema, podemos ouvir o efeito de cada alteração.
Por exemplo:
GUITARRA
↓
CAPACITOR A
↓
OUVIR
GUITARRA
↓
CAPACITOR B
↓
OUVIREsse tipo de experiência é muito interessante porque transforma conceitos como:
capacitância
impedância
e:
resposta em frequência
em algo que conseguimos realmente ouvir.
O potenciômetro controla o nível de saída
No Rangemaster clássico encontramos um potenciômetro de aproximadamente:
10 kΩ.
Ele controla o nível do sinal entregue à saída do circuito.
Na prática, temos:
TRANSISTOR
↓
SINAL AMPLIFICADO
↓
POTENCIÔMETRO
↓
NÍVEL DE SAÍDA
↓
AMPLIFICADORQuanto maior o sinal enviado para o amplificador, maior pode ser a influência do booster sobre o comportamento do estágio seguinte.
Existe uma particularidade importante: positivo no terra
Aqui está um ponto que merece muita atenção em uma montagem com AC128 PNP.
Circuitos clássicos com transistor PNP de germânio frequentemente utilizam uma configuração conhecida como:
positive ground.
Ou seja, a referência de terra possui polaridade diferente daquela encontrada na maioria dos pedais modernos.
Uma montagem documentada do Rangemaster com AC128 utiliza justamente essa configuração de terra positivo devido ao transistor PNP.
Isso não costuma ser problema quando utilizamos:
uma bateria independente.
Mas pode se tornar um problema quando tentamos alimentar o pedal junto com outros efeitos.
Cuidado com fontes compartilhadas
A maioria dos pedais modernos trabalha com:
terra negativo.
Imagine então:
PEDAL MODERNO
terra negativo
│
├── MESMA FONTE
│
RANGEMASTER PNP
terra positivoDependendo da implementação, compartilhar diretamente uma fonte pode provocar um curto ou outros problemas.
Existem soluções modernas, como utilizar alimentação isolada ou um circuito inversor de tensão para permitir uma implementação compatível com sistemas de terra negativo. A análise do Rangemaster descreve justamente o uso de charge pumps como MAX1044/ICL7660 para criar a alimentação negativa necessária sem compartilhar diretamente a topologia positive-ground.
Portanto:
não conecte simplesmente um Rangemaster PNP positive-ground em uma daisy chain comum sem verificar a alimentação.
Com bateria de 9 V a situação fica mais simples
Para uma montagem experimental, uma bateria independente de:
9 V
simplifica bastante a alimentação.
Temos um circuito eletricamente isolado dos outros pedais.
Ainda assim, a polaridade precisa ser respeitada corretamente.
Transistores PNP e capacitores eletrolíticos devem ser instalados considerando a topologia real utilizada no esquema.
Também precisamos conferir a pinagem do AC128
Não devemos presumir que a disposição dos terminais de um transistor antigo é igual à de:
BC548
2N3904
ou qualquer outro transistor moderno.
Antes da montagem, precisamos identificar corretamente:
emissor
base
coletor.
Isso é particularmente importante quando utilizamos componentes antigos, equivalentes ou provenientes de diferentes fabricantes.
Uma pinagem incorreta pode fazer o circuito simplesmente:
não funcionar.
O pedal também precisa de bypass
Quando transformamos o circuito em pedal de guitarra, normalmente queremos alternar entre:
EFEITO DESLIGADO
GUITARRA ─────────► AMPLIFICADORe:
EFEITO LIGADO
GUITARRA ─► RANGEMASTER ─► AMPLIFICADORUma chave apropriada permite fazer essa seleção.
Em uma versão moderna também podemos acrescentar:
LED indicador.
Isso não existia necessariamente da mesma forma no equipamento original, mas é uma adaptação bastante conveniente para utilização em pedalboard.
E o gabinete?
Depois de testar o circuito na bancada, podemos transformá-lo em um equipamento definitivo.
Precisaremos pensar em:
jack de entrada
jack de saída
potenciômetro
footswitch
LED
alimentação
placa
e:
gabinete.
Uma disposição simples seria:
┌───────────────────────────┐
│ RANGEMASTER │
│ │
│ BOOST │
│ ◯ │
│ │
│ ● LED │
│ │
│ [SWITCH] │
│ │
└───────────────────────────┘Um circuito com poucos componentes é excelente para experimentar também diferentes formas de montagem.
O Rangemaster é um ótimo projeto para aprender eletrônica aplicada ao áudio
O interessante deste circuito não está apenas no fato de produzir um efeito para guitarra.
Com poucos componentes conseguimos estudar:
transistor PNP
germânio
polarização
ganho
corrente de fuga
capacitores de acoplamento
filtro passa-altas
resposta em frequência
saturação
alimentação
e:
interação entre pedal e amplificador.
Isso faz do Rangemaster um excelente exemplo de como um circuito aparentemente simples pode esconder bastante eletrônica.
Veja a montagem com AC128 no vídeo
No vídeo abaixo mostro a montagem de um Rangemaster utilizando transistor de germânio AC128, explorando essa clássica solução aplicada à guitarra.
O interessante é justamente experimentar o comportamento do germânio e ouvir o resultado do circuito em uma guitarra e amplificador reais.
Um componente antigo pode ensinar muito
Hoje podemos construir efeitos extremamente sofisticados utilizando:
amplificadores operacionais
DSPs
microcontroladores
e processamento digital.
Mas existe um valor didático enorme em pegar:
um transistor
alguns:
resistores e capacitores
e descobrir quantas alterações conseguimos produzir no sinal de uma guitarra.
O Rangemaster é um ótimo exemplo.
E utilizar um AC128 de germânio acrescenta ainda outra dimensão ao projeto: trabalhar com uma tecnologia clássica, com suas vantagens, limitações e peculiaridades.
No final, o projeto mostra algo que considero especialmente interessante na eletrônica aplicada ao áudio:
não é necessário um circuito complexo para produzir uma mudança sonora significativa.