Williamson original con KT66.

El circuito Williamson fue el primer amplificador de audio que tuvo el pleno derecho de ser calificado de alta calidad. Podemos decir con justicia "audio antes del Williamson" y "audio después del Williamson".

El circuito original de 1947 se diseñó con cuatro válvulas L63 como amplificadoras de tensión, dos KT66 conectadas como tríodos en la salida y un rectificador 53KU en la fuente.

Las L63 no son muy vistas en latinoamérica; resultan muy similares a las más conocidas 6J5. Ya en 1952 las L63 fueron cambiadas por dos dobles tríodos 6SN7GT, que consisten en dos 6J5 en una misma ampolla.

El secreto del Williamson está en que el diseñador dio instrucciones precisas de cómo construir un buen tranformador de salida. Esto es lo principal para obtener buenos resultados en la calidad de reproducción. Después vienen la puesta a punto o ajuste y la calidad de los componentes pasivos, en ese orden.

La cancelación de las armónicas pares es una función exclusiva del transformador de salida, y es perfecta solamente con un transformador ideal y con un preciso balance de los componentes. En realidad, esta cancelación es máxima en clase A pura y menor en AB; pues en el último caso hay una parte de la señal que no es simétrica y simultánea, como para que las armónicas pares se resten.

Cómo ajustar este amplificador

Corrientes de reposo en el par de salida:

Colocamos un miliamperímetro entre el conductor de alimentación y el terminal central del primario y llevamos la corriente de reposo a 125 mA con el potenciómetro de alambre de 100 ohmnios que está en serie con el resistor de 150 ohmnios y 5W en el par de salida. Debemos cuidar que el otro potenciómetro de 100 ohmnios esté centrado. Este potenciómetro puede ser de hasta 2 W, si no consigue uno de 5 W. Aún funciona un resistor de alambre con cursor, aunque es más incómodo el ajuste.
Después conectamos un voltímetro de bobina móvil de unos 10 V a plena escala entre ambos extremos del primario y llevamos la lectura a cero voltios con el otro potenciómetro que está conectado a las dos resistencias de 100 ohmnios y a los resistores de rejas. Es posible que la aguja muestre fluctuaciones cortas que son debidas a variaciones en la fuente y en las válvulas de salida. No las tome en cuenta.

Balance dinámico

Conecte el secundario de un pequeño transformador de salida entre el conductor de alimentación y el terminal central del primario del transformador de salida. El primario de ese pequeño transformador se une con un par de auriculares, colocando un extremo a masa, por seguridad. Ponga un resistor de carga en la salida del Williamson (4 u 8 ohmnios, 10 W). Luego conecte un generador de señal senoidal en la entrada, con una frecuencia aproximada de 400 Hz, y lleve la salida del Williamson a la mitad de la potencia máxima. Accione el potenciómetro de alambre de 25.000 ohmnios hasta encontrar un mínimo audible en los auriculares.

Los dos resistores de 22.000 ohmnios en el inversor de fase, los dos de 470.000 y los dos de 1.000 deben aparearse. Sería bueno que también los capacitores de acoplamiento, pero es más difícil. Esto es todo. Recuerde que siempre hay que dejar un rato encendido el equipo para que se estabilice. (El potenciómetro de 100 ohmnios que ajusta la polarización de las grillas de las válvulas de salida se pondrá en el máximo valor, para que las placas no tengan posibilidad de ponerse rojas mientras deja que el equipo se caliente unos minutos)

Transformador de salida para Williamson 15W RMS con dos KT66.

Tenemos aquí un transformador de salida de audio para un amplificador Williamson con dos KT66 conectadas como tríodos. El circuito provee 15W RMS con una fuente de 450 V a 125 mA por canal.

El núcleo parecerá grande para la potencia especificada, pero se diseñó así por dos motivos: el primero, que el tamaño del núcleo determina la deformación máxima debida al circuito magnético; el segundo, que se dejó bastante espacio como para que manos inexpertas puedan bobinarlo sin que le "quede chico".

Sus características principales son:

Impedancia de todo el primario: 10.000 ohmnios.
Impedancias de secundario: 4 ohmnios o 16 ohmnios.
Relaciones de transformación: 50 y 25 respectivamente.
Distorsión a 15W RMS y a 30 Hz: menor al 1%.
Banda pasante a -3 dB: 30 Hz a 60.000 Hz.
Inductancia del primario: 100 Henrios, medidos a 50 Hz y con 5 V RMS en el primario. (Con mayores tensiones, disminuye)
Inductancia de dispersión: 22 milihenrios a 1 KHz.
Laminación: número 150, espesor 0,025 mm.
Apilado: 45 mm (núcleo de 45 mm x 45 mm).
Tipo de hierro: silicio 4%. (Con grano orientado se logra alguna mejora, pero funciona con silicio común)

Sigue una ilustración con las medidas de las chapas, por si la numeración cambia en algún país:

Ahora el esquema del bobinado, que es básico.

Esta imagen da una idea de la distribución de las distintas "galletas".

Y aquí una ampliación del carrete, para indicar cómo se ubican las capas.

Todos las secciones están bobinadas con el mismo sentido de giro. Cada mitad del primario está dividida en cinco secciones. En total, el primario tiene 4.400 espiras de alambre esmaltado de 200º con un diámetro de 0,5 mm. El secundario lleva un total de 176 espiras de alambre de 0,9 mm de diámetro, en dos arrollamientos bifilares de 88 espiras cada uno.

La cantidad de capas por cada sección es:

P1A y P1B: seis capas cada una, con 88 espiras por capa. Cada capa de alambre va aislada con una vuelta de papel de 0,05 mm de espesor.
P2A y P2B: cuatro capas cada una, 88 espiras por capa.
P3A y P3B: seis capas.
P4A y P4B: cuatro capas:
P5A y P5B: cinco capas.

El secundario consiste en cuatro capas de bobinado bifilar de 0,9 mm de diámetro, de 22 vueltas, 11 vueltas sobre cada sección (cada mitad del primario). La aislación entre primario y secundario es de tres vueltas de papel de 0,13 mm de espesor. Una vez armado todo el transformador se lo sumerge en barniz de secado al aire. Las chapas E-I van alternadas de a una en cada sentido. Los tornillos de ajuste del núcleo deben forrarse con prespan o papel para que no cortocircuiten las chapas.

Este transformador es una adaptación del diseño Williamson original. El transformador bobinado en industria, aún con núcleo de silicio común, está a la altura de los mejores transformadores actuales. Solamente unas pocas joyas lo superan. Es muy bueno, pero no el mejor, y menos ahora. Está aconsejado para push-pull (clase A estricta) o simétrico AB1 hasta 15-18 W RMS. En clases AB2 o B e, inclusive, en clase AB1 puede mejorarse mucho; pues en todo lo que no sea clase A se precisan mejores prestaciones. Así sería preferible disponer de un núcleo de columnas, mumetal o permalloy y otros refinamientos. No obstante, funcionará muy bien con el circuito Williamson, que pienso publicar pronto.

Pesará unos seis kilogramos de hierro, más el cobre, que no está calculado. Sólo para reproducción de audio, o contrate un "plomo" fortachón. (Ayudante que acarrea los equipos)

No pretendo enseñarle a bobinar y, si nunca lo hizo, esto es bastante difícil para empezar. Trabajamos con cuatro carretes: dos de 0,50 mm de diámetro y otros dos de 0,9 mm. Cuando un carrete no se usa, no corte el alambre. Dispóngalo de tal forma que no moleste ni quede atrapado debajo del bobinado que sigue. Fíjelo con cinta de papel para que no se enrede y cuelgue el carrete del eje de bobinado. Conviene trabajar por mitades, pero completando cada sección de forma simétrica (primero P1B y luego P1A; después la sección de secundario, y así sucesivamente). Como se exageró con el tamaño de la ventana y del carrete, quedarán espacios huecos. Trate de no montar una capa u otro bobinado sobre un espacio hueco, porque no es conveniente perder la linealidad del bobinado. Si es necesario, rellene de alguna manera (con papel o con un hilo resistente no conductor del mismo diámetro del alambre de la capa). Los alambres de una misma sección y distinta capa van exactamente uno encima del otro y no en el valle entre dos espiras de la capa inferior, pues esto aumenta la capacidad distribuida. El papel entre capas ayuda a que se pueda. Desde ya, es muy conveniente bobinar con tensores. Si mantiene el alambre tenso con la mano ocupará más lugar y no quedará tan firme. Cuidado que no quede tan inestable que se "derumbe" como una pila de latas en un supermercado. En fin, será toda una experiencia si es aficionado. Los materiales son caros y no están las cosas como para perderlos. Usted decide.