Etapa de potencia sin transformador de salida.

Philips desarrolló una configuración de potencia valvular sin transformador de salida.

Los primeros ensayos fueron realizados en radio-receptores, como muestra el siguiente ejemplo:

Las resistencias de placas de estas válvulas eran suficientemente altas como para forzar el uso de un parlante con bobina de 800 a 1.000 ohmnios. Estos parlantes fueron algo costosos, porque el alambre con el que estaban bobinados era muy fino y difícil de manejar.

Posteriormente se vio la necesidad de diseñar un pentodo de salida capaz de funcionar con muy bajas tensiones. Así apareció el tipo EL86. La resistencia de placa siguió alta y la impedancia del parlante no varió. El esquema que sigue brinda 4,8 W RMS sobre esos parlantes. También hubo algunos combinados de 10 W RMS.

Mucho más tarde se pensó en usar tríodos de muy baja resistencia de placa como, por ejemplo, 6080WA, CK6336GA ó 6C33-B. El último tipo es una válvula rusa que contiene dos tríodos capaces de entregar juntos 600 mA, por lo que se la ve en amplificadores diferenciales con fuente partida y acoplados a la carga en continua. Con varias de estas válvulas en paralelo es posible usar parlantes de 8 ohmnios. Sin embargo, algunos audiófilos muy respetados no hablan muy bien de su calidad sonora. Ninguna de estas válvulas fue diseñada para audio, sino que se las usaba en fuentes reguladas de paso serie. Algunas de ellas eran de construcción muy robusta, probadas con aceleraciones de 750 gravedades; por lo general de alta corriente (para una válvula), bajo mu (2 - 3) y alta transconductancia.

Nunca hice pruebas y no tengo opinión formada, aunque la trayectoria de algunas personas me predispone a creerles cuando prefieren el sonido obtenido con el clásico transformador. Es que el transformador de un circuito simétrico de salida cancela los armónicos pares. Aquí no hay transformador y, por lo tanto, eso no ocurre. Bajar la distorsión mediante un lazo de realimentación negativa es una ilusión, solo real en el laboratorio y con régimen senoidal; en la práctica, con sonidos musicales, es peor el remedio que la enfermedad.

Solamente escuché el sonido de algunos televisores, correcto para un receptor. Supe de combinados (1), pero ninguno llegó a mi taller.

(1) Por combinado en mi país se entiende un único mueble apoyado en el piso en el que hay una bandeja giradiscos, un amplificador de audio, un preamplificador y una radio, que puede ser de AM en bandas de broadcasting de ondas medias y cortas o AM y FM. El Mueble incluye un espacio para los parlantes.

Probador de aislación dieléctrica, barato y sencillo.

Este es un eficiente, sencillo y barato probador de capacitores. Lo que hace es cargarlos con una tensión continua y una lamparita de neón se encarga de encender en los ciclos de carga y descarga. La duración del encendido depende directamente del valor del capacitor. Cuanto más microfaradios mida, tanto más durará el encendido de la lámpara.

Es apto para medir la integridad del dieléctrico de capacitores con aislaciones nominales de 200 V hasta 630 V. No sirve para capacitores electrolíticos, el neón siempre marcará la corriente de fuga. La medida no es cuantitativa, sino cualitativa. Uno ve si hay pérdidas pero no puede darle un valor más que relativo. Si la lámpara enciende con mayor intensidad, la pérdida de aislación es mayor.

Deberíamos usar una ficha polarizada para conectar siempre el neutro a la masa del circuito. No obstante, algunas veces los tomacorrientes no están debidamente cableados. Si tocamos el cocodrilo negro y el neón enciende, deberemos invertir las conexiones de la ficha. No es solamente por seguridad, sino que si el neón enciende al tocar el cocodrilo negro, la medida no será correcta. El circuito no ofrece peligro en condiciones normales, pues siempre hay una resistencia de valor elevado en serie con cualquiera de las puntas.

¿Qué quiero decir con condiciones normales? A nivel de piel, una persona que no use marcapasos y que no juegue con partes sensibles del cuerpo, como la boca, por ejemplo. La corriente mínima que produce fibrilación y muerte por paro cardiaco es de 80 mA en las personas más sensibles. Por encima de los 200 mA no se produce fibrilación y los daños son por quemaduras. Con las tensiones presentes en este circuito no se llega al mínimo de 80 mA ni en cortocircuito.

Pero... Siempre hay un pero. Un capacitor es un recipiente que se llena de energía. Imagine que el resistor que limita la corriente es análogo a un grifo con pérdidas, que gotea. Si coloca un balde, que hace las veces de un capacitor, tarde o temprano se llenará. El agua en el balde es la electricidad acumulada en el capacitor. El capacitor cargado no tiene resistores que limiten su corriente en caso de tocar accidentalmente ambos terminales. Según su capacidad, es posible que sea capaz de entregar corrientes peligrosas. Sea prudente y descargue siempre el capacitor dejando la llave en "descarga". El neón tiene una tensión de disparo. Que la lámpara se apague no significa que hay una tensión nula entre las armaduras del capacitor, pero casi seguramente no tendrá entidad como para hacer daño.

Para probar viejos capacitores en radios y equipos amplificadores de audio es muy útil. Levante uno de los terminales para evitar que el neón marque en falso por algún retorno. Cualquier encendido posterior al de carga (con la llave fija en "carga"), sea este intermitente o continuo, indica pérdida de aislación. Esto significa que en funcionamiento habrá una tensión indebida en el extremo que se pretende aislar, causando diversos inconvenientes, como distorsión, calentamiento de placa, etc.

En radios, por lo general, excepto en los circuitos sintonizados, una variación del 30% del valor nominal es tolerable. Bastará, entonces, con medir si no hay pérdidas en el dieléctrico. En audio, en cambio, puede llegar a ser necesario completar la prueba con un capacímetro que nos brinde, además, el valor en microfaradios o en unidades menores.

Amplificador de 40W RMS con ECF80 y 6DQ6A.

La válvula 6DQ6 es muy poco conocida en el mundo del sonido. Solamente tengo noticias de algunos amplificadores alemanes, australianos y argentinos que las usaban.

No es una válvula para despreciar. La 6DQ6 es la versión de recepción de la robusta válvula de transmisión 6146. Con dos 6DQ6 estamos dentro de los 40W RMS, mientras que dos 6146 llegan a 100W RMS. Podríamos describir a ambas como dos hermanas gemelas idénticas, una de las cuales tuvo un entrenamiento olímpico intensivo y la otra no. No podemos exigirles lo mismo, pero son de la misma familia y su patrimonio genético es casi idéntico.

El equipo que se describe es un intento de lograr un amplificador de reproducción a partir de la salida de potencia de un amplificador para guitarra eléctrica. El circuito es muy simple y no necesita de mayores explicaciones. Podrán comparar la modificación con la versión original.

La fuente de alimentación es demasiado elemental como para un amplificador de reproducción. Para guitarra el interés principal es la potencia antes que la baja distorsión, el menor peso posible y un costo razonable. Una fuente para un amplificador de reproducción podría estar mejor filtrada, sería altamente deseable regular la tensión de las pantallas y hasta proveer una fuente regulada para la polarización negativa de las grillas de las válvulas de salida. Lo interesante es que podemos poner en marcha el equipo con poca inversión inicial y luego ir mejorándolo progresivamente.

En audio es común ver transformadores de salida con impedancias de 5 mil, 6 mil o 6.600 ohmnios placa a placa. Aquí tenemos nada más que 3.300 ohmnios y 370 V en placas. Quizás no sea la polarización con menor distorsión para estas válvulas, pero no descartaría a priori este amplificador.

Hay que ajustar las corrientes de reposo a 100 mA. En el amplificador mejorado se mide 10 V en cada resistor de placa. En la fuente elemental se ajusta mediante el valor del resistor de 18K ohmnios, quizás sea más cómodo colocar un pre-set de 22K. Para -80 V publiqué un circuito con regulación en este blog.

Nada impide llegar a los 80W con cuatro 6DQ6A (el transformador de poder debería entregar 300 mA); tampoco usar mayor impedancia y más tensión en placas.

La siguiente imagen muestra el amplificador con algunas mejoras:

Aquí, el original:

Esta es la fuente del equipo para guitarra eléctrica:

El amplificador de guitarra australiano en:

http://www.retrovox.com.au/40WPM116.pdf

Bootstrapping en etapa de salida de audio.

Bootstrapping es un término de dudosa traducción. Se lo utiliza con distintos significados en economía, informática y electrónica. En esta última no siempre para una misma función.

Los diseñadores buscan sacar el mayor rendimiento de un amplificador. Para eso la salida pico a pico debería ser igual a la tensión de fuente. Sin embargo, esto es un máximo teórico imposible de alcanzar.

En el primer circuito vemos un amplificador básico de salida complementaria. Los valores de R2, R3 y R4 son tales que en los emisores del par de salida la tensión en reposo es la mitad de la tensión de la fuente. El resistor R4 es la carga del transistor TDriver y los dos diodos están para evitar la distorsión de cruce en el par de salida.

El circuito funciona de forma que el transistor de salida TS1 conduce en el hemiciclo positivo de la señal presente en las bases del par de salida y el TS2 en el hemiciclo negativo. El capacitor C2 recibe corriente desde la fuente a través de TS1 y la cede a masa a través del transistor TS2.

Si pretendemos aprovechar al máximo la excursión pico a pico, suceden cosas que nos obligan a hacer ajustes. Supongamos, primero, que queremos llegar al máximo en el hemiciclo positivo de la señal de entrada. El pico positivo en la señal de entrada corresponde al valor mínimo de tensión con respecto a masa en la salida. Quisiéramos que fuera 0 V, pero, aunque la tensión de la base de TS2 fuera nula, el emisor de TS2 estaría 0,6 V más alto. De forma que el mínimo de la señal llegará a ese valor, a lo sumo.

Supongamos que la tensión de la fuente es de 12 V. De esta forma, el pico respecto de 6 V será de - 5,4 V. Ahora pensemos en la otra mitad de la señal, la que amplifica TS1. Si TDriver llega al corte, en el extremo de R4 que conecta el colector de TDriver y la base de TS1 podemos tener 12 V (despreciamos los diodos). Así, el emisor de TS1 debería estar 0,6 V por debajo de esa tensión. Pero, el transistor de salida TS1 no tiene ganancia de corriente infinita; todo lo contrario, es baja, bien finita. Como no podía ser de otra manera, TS1 toma una corriente de base importante, que provoca una caída de tensión significativa en R4. Si, por ejemplo, en esas condiciones hay una tensión de 10,5 V en la base de TS1, en su emisor habrá 9,9 V. O sea, respecto de 6 V tendremos 3,9 V. A partir de ahí, si le pedimos más, habrá recorte. El recorte será a partir de + 3,9 V y de - 5,4 V respecto de 6V. Si le exigimos el máximo al amplificador, el recorte no será simétrico.

Esto podría evitarse conectando R4 a una fuente de 15 V, pero encarece el equipo. De forma que los ingenieros se las arreglaron para obtener esa tensión de las que están presentes en el circuito.

Si reducimos R4 a la mitad e insertamos otra resistencia R5 = R4 en serie, conectando un capacitor C4 entre ellas y el punto de salida, éste se cargará con 3 V. Si este capacitor es de un valor tal que no se descargue ante las variaciones rápidas del punto de salida, siempre su borne positivo suministrará sobre R4 una tensión 3 V por encima de la que hay en la salida. De esta forma permite que la base de Ts1 tenga la tensión necesaria para que el recorte sea parejo.

Esto no es otra cosa que una realimentación positiva, que hace lo contrario que una realimentación negativa. Producirá inestabilidad, aumento de ruido y distorsión; especialmente fuera del régimen senoidal.

Vemos el circuito modificado en la siguiente imagen.

Pero el ahorro no es completo, tenemos un capacitor más que antes. Para evitar C4, se conecta el parlante o altavoz a la fuente, C2 es invertido, para respetar la polaridad, y R4 se alimenta desde la unión de C2 y el altavoz.

El siguiente circuito nos muestra valores prácticos para una salida de 250 mW sobre 8 ohmnios, como podría ser el amplificador de audio en una radio. El driver toma la alimentación de la salida, con el propósito de aumentar la estabilidad.

Este circuito tiene dos inconvenientes inmediatos:
* Circula corriente continua por el parlante.
* Si se desconecta el parlante cambia la polarización del par de salida.

Actualmente los equipos de estado sólido de calidad están acoplados en continua y son diferenciales de entrada a salida. Tienen al menos dos fuentes de alimentación y la menor realimentación negativa posible.

¿Por qué suena mejor mi amplificador a válvulas?

En la red suelen encontrarse comentarios acerca de cuál es la razón por la que un equipo valvular de calidad suena mejor que otro de estado sólido de mejores prestaciones en laboratorio.

El más frecuente, en mis búsquedas, al menos, es: "las válvulas son menos lineales que los transistores, pero su distorsión es más agradable que la de los transistores". Probablemente se refieran a la distorsión armónica. Algunos llegan a decir que, cuando las válvulas llegan al punto de saturación, sus productos armónicos son mayoritariamente pares y esto es agradable porque completan una y dos octavas, un sonido armónico musicalmente. Generalmente no son audiófilos sino músicos. Un audiófilo jamás llegaría a escuchar una reproducción saturada; el guitarrista de rock sí. Las guitarras en el rock trabajan muy próximas a la saturación o sobre ella.

El análisis clásico de los amplificadores siempre se hizo en torno a la distorsión armónica y a la distorsión por intermodulación. Si colocamos una señal senoidal de audio de frecuencia única en la entrada del equipo, a la salida tenemos esa señal deformada. El análisis de Fourier muestra que resulta la suma de la frecuencia original más otras señales senoidales de menor amplitud inexistentes en la entrada. Estas son de frecuencias iguales al doble, triplo, cuádruplo, etc. de la señal original. En concordancia con la teoría musical, se denominan segunda armónica, tercera armónica, y así sucesivamente. En efecto, las armónicas pares suelen sonar bien, pues cada vez que se duplica una frecuencia se completa una octava; mientras que con las armónicas impares se obtienen sonidos disonantes. La sexta armónica puede ser una excepción.

La distorsión por intermodulación es bastante más molesta y consiste en un heterodinaje entre dos frecuencias senoidales presentes en la entrada en amplitudes diferentes. Esto produce dos frecuencias inexistentes en la señal, iguales a la suma y a la diferencia entre ambas notas.

Ambas distorsiones ocurren debido a que la curva de transferencia no es una recta. Si tratamos de describir esa curva matemáticamente, la aproximaremos mediante un polinomio de un cierto grado, por ejemplo: de quinto grado. Existe una correspondencia bastante estrecha entre los términos de quinto grado, cuarto grado, tercer grado, con los productos armónicos del mismo grado, de manera que se admite que estos términos son los responsables de la aparición de los productos espurios.

La distorsión por intermodulación ocurre con señales de diferentes amplitudes. En la distorsión armónica la frecuencia medida es única. Si hay varias, tienen amplitudes parecidas y trabajan sobre un mismo punto o entorno de la curva característica. En la intermodulación, en cambio, dos frecuencias tienen amplitudes muy diferentes y actúan en lugares distintos de la curva.

La diferencia de curvatura provoca el efecto. Este defecto, completamente indeseable en audio, resulta en una ventaja en los receptores de radio que la aprovechan: los receptores súperheterodinos.

Estas medidas clásicas para determinar la calidad de un amplificador son estáticas. Trabajamos con señales repetitivas de variación lenta, de frentes no abruptos y muy alejados de lo que es una señal musical real. Cuando se pudo comparar el sonido valvular de calidad (digo calidad, porque hay equipos valvulares de comportamiento desastroso) con equipos de estado sólido que tenían diez o cien veces menos distorsión armónica, era evidente que los últimos sonaban peor y nadie era capaz de explicar por qué.

Recién en la útima mitad del Siglo XX se encontró la causa: una distorsión no medida y que recibió el nombre de distorsión por intermodulación transitoria (en inglés: "Transient Intermmodulation Distortion", "TIM"). Con onda cuadrada sin modular se observaba un sobreimpulso en el frente de ataque. Si estaba modulada en amplitud con una onda senoidal, de manera que se observara la meseta de la onda cuadrada con una onda senoidal superpuesta, desaparecían los primeros ciclos de esa modulación. En el siguiente esquema se ve una onda cuadrada modulada en amplitud por una señal senoidal de 100 ó 200 KHz. Los primeros ciclos desaparecen durante un tiempo "T". La "salida real" ha sido simplificada; debería haber dibujado un trapezoide, pues el amplificador tiene slew rate finito y no podría llegar a un máximo en un instante.

Dos problemas se presentaron: El primero, cómo cuantificar lo que era fácil de ver cualitativamente, para establecer comparaciones. El segundo, encontrar la causa de esa distorsión.

Por fin se halló la causa. Por un lado, los equipos con tubos de vacío tenían una respuesta de frecuencia más o menos pareja en todas sus etapas. Es más, las etapas amplificadoras de tensión tendían a tener menor respuesta que las de potencia, especialmente en las salidas con pentodos. Era costumbre usar mayoritariamente tríodos y los tríodos suelen tener capacidades parásitas altas, limitando el espectro alto de frecuencias. Los transistores bipolares, en cambio, se comportan de manera muy distinta. Las etapas amplificadoras de tensión suelen estar formadas por transistores de pequeña o mediana señal que tienen un gran producto de ganancia por ancho de banda. Las etapas amplificadoras de corriente, especialmente la salida de potencia, usaban transistores con poca respuesta de frecuencia. El clásico y robusto 2N3055 tiene ganancia unitaria a un megahertz.

Un amplificador de salida cuasicomplementaria con estos transistores llega apenas a los 3.000 ó 4.000 Hz a -3 dB, en lazo abierto. El resto lo hace la realimentación negativa. Pero estos dispositivos funcionan por el tránsito de cargas y son lentos. Es posible extender la respuesta y bajar la distorsión en laboratorio (en régimen senoidal) aplicando grandes dosis de realimentación negativa. Sin embargo, la señal musical es ampliamente variable y de frentes abruptos, de manera que la realidad es muy lejana a lo que muestran los instrumentos. Un amplificador típico con válvulas tiene muy rara vez realimentación negativa mayor a 30 dB, mientras que con transistores es común encontrar entre 60 dB y 100 dB. Esto debido a que el transformador de salida es una pieza de respuesta compleja que obliga a los diseñadores a ser prudentes para evitar oscilaciones e inestabilidades. Los amplificadores transistorizados llegan a distorsiones menores en régimen senoidal porque están más realimentados, no porque el transistor sea más lineal que la válvula. La generalmente pobre "velocidad" de las etapas de salida bipolares hace que la realimentación llegue tarde, provocando más distorsión en ondas complejas de frentes abruptos [Ver ilustración en el artículo "La realimentación llega tarde a la cita"]. Además el altavoz es la parte que más distorsiona en un equipo de audio y en un amplificador realimentado es el responsable de picos, variaciones, rotaciones de fase, que modifican la realimentación suministrada al amplificador. El altavoz se comporta como una resistencia en torno a los 2.000 Hz. En otras frecuencias su componente reactiva hace mucho en contra si usamos realimentación. Las medidas de distorsión en régimen senoidal son una ilusión de calidad en audio; un autoengaño con base "científica" o técnica.

Quedó claro que se debería buscar que las etapas tuvieran una respuesta creciente de ancho de banda (de entrada a salida) para que los resultados pudieran ser más próximos al ideal. Además debía abandonarse todo lo posible la realimentación negativa y definitivamente el bootstrapping. Este último involucra una realimentación positiva leve, con el propósito de hacer parejo el recorte en saturación y alcanzar más potencia sin distorsión por recorte asimétrico. Aquí la solución era meramente económica; siempre fue posible hacer dos fuentes de alimentación: una de mayor tensión para las etapas amplificadores de tensión y otra para la etapa de salida. La tendencia actual es hacer un amplificador con dos fuentes partidas y diferencial desde la entrada, donde cada etapa que se suceda tenga una respuesta de frecuencia superior a la anterior.

La tecnología estuvo disponible en la última década del Siglo XX. Recién entonces los transistores estuvieron teóricamente a la altura de las válvulas en cuanto a la distorsión por intermodulación transitoria. Cualquier equipo construido con anterioridad, como los posteriores con tecnología vieja, ya superada, no pueden reproducir el sonido valvular.

Por algún motivo que desconozco los amplificadores de estado sólido suelen achatar y mezclar todos los instrumentos, mientras que las válvulas los separan nítidamente. La distorsión por intermodulación transitoria, abundante en los equipos de estado sólido, hace que instrumentos críticos como el violín y el bandoneón suenen metálicos, estridentes y sucios. Solamente el que esté acostumbrado a la escucha en vivo sin ninguna amplificación puede notar esa diferencia. La mayoría de las personas están muy acostumbradas al sonido artificial, amplificado, con todas sus distorsiones, que son muchas. Escuchar un quinteto de cuerdas en un muy buen amplificador hecho con todas las reglas del arte es una experiencia arrobadora que solamente es superada por la audición en vivo y sin micrófono. NINGÚN AMPLIFICADOR ES PERFECTO. Otro talón de Aquiles está en el órgano. Pero nunca será lo mismo oirlo en la nave de una catedral gótica que en un living de 8 x 4 x 3 metros cúbicos, por más equipo que se tenga. Aquí entran en juego leyes de la acústica y pesan las dimensiones del ambiente.

Un amplificador con tubos de vacío de alta calidad no es tan común; cuesta "sangre, sudor y lágrimas", se lo aseguro. Probablemente no lloremos ni derramemos sangre literal para lograr un excelente amplificador a válvulas, pero cuesta lo indecible depurar cada miligramo de su masa. Los equipos comerciales tienen precios: Un McInmtosh MC275 cuesta unos 9 mil euros y hay uno japonés, del que se fabrica una decena por año, que vale tanto como un Rolls Royce cero kilómetro. El que usted logre en su casa no tiene precio; si alcanzó la cresta de la ola, menos. Como no existe el amplificador perfecto esta tarea no tiene fin. Como el horizonte, la perfección se corre con cada paso que damos. ¿Para qué sirve buscarla? Galeano diría: "Para caminar".

Comentario agregado el 7 de junio de 2014:

Suele decirse que las válvulas producen distorsión armónica de segundo orden y de órdenes pares. Esto no es cierto en general. Los tríodos de potencia sí producen distorsión armónica casi totalmente de segundo orden y muy poquito de tercero. En cambio, los pentodos tienen  distorsiones de órdenes segundo, tercero, cuarto, quinto, sexto, séptimo, octavo y noveno, en amplitudes decrecientes. Los transistores también crean todas estas frecuencias inexistentes en la señal original. Esto cambia el timbre de lo que estamos escuchando.

En equipos simétricos en clase A provistos de transformador de salida se produce la cancelación teórica de todas las armónicas pares. En la práctica los componentes no son ideales ni completamente apareados, por lo que la cancelación no es total,  hay una disminución de los armónicos pares, hablando estrictamente. Esta cancelación es función exclusiva del transformador de salida. No existe en salidas sin transformador. Por eso el inmejorable sonido de los tríodos: cuidando el balance de componentes y la calidad del transformador de salida apenas queda un resto de distorsión de tercer orden y... sin realimentación negativa. Pero en clase AB o en B la cosa ya no pasa, porque las válvulas trabajan alternadamente, no en conjunto ("empuja - tira" - "push-pull") como en  clase A (en clase AB lo hacen en bajos niveles de señal). Los equipos transistorizados con transformador no son comunes. Los pocos que hay cumplen con lo mismo que las válvulas: cancelan armónicas pares.

Algunos músicos opinan que agregar sonidos "medidos" de tercer orden realza la calidad musical de la pieza. Los buenos músicos hacen esto justo antes de un pasaje de mucha melodiosidad y armonía; justamente para que la disonancia previa agudice el placer que sigue. Pero esto es algo que el músico hace voluntariamente; este mismo músico desearía que su grabación fuese reproducida sin cambios espúreos. No es cierto que un amplificador con un poco de distorsión armónica de tercer orden mejore la calidad de una pieza musical. Distorsiona siempre y en cualquier parte; agrega timbres que no estaban en la interpretación original. Arruina el trabajo del artista. El amplificador no crea en sentido artístico: apenas reproduce. Y cuando reproduce mal crea cosas que el artista no puso en su obra. Adultera.

Pero la calidad sonora que distingue a los buenos amplificadores valvulares de los de estado sólido no está en la distorsión armónica total, sino, como se escribió, en la distorsión por intermodulación transitoria y en las grandes cantidades de realimentación negativa que se usan, realimentación que produce nuevas distorsiones por llegar a destiempo. Las válvulas responden mucho más rápido que los transistores bipolares, pero no existe el amplificador con tiempo de tránsito nulo. La realimentación llega siempre tarde cuando se trata de música: es indeseable en un equipo de calidad, excepto en lugares muy estudiados y con cuentagotas. Por regla general debe evitarse.

Fuente regulada de paso serie con tubo 6AS7/6080/ECC230 y otros similares.

La imagen nos muestra un circuito práctico de una fuente regulada de paso serie con tubos de vacío. En equipos valvulares que usen tetrodos o pentodos en push-pull o en salida simétrica no ultralineales, si el transformador de salida acompaña, se obtendrá un incremento muy grande de la calidad sonora si podemos regular la tensión de las pantallas. Las cifras que se publican en los manuales son ciertas siempre que la regulación de las fuentes sea perfecta y los transformadores ideales. La realidad está muy lejos de ello, pero podemos acercarnos mejorando todo lo que podamos cada parte del equipo.

Veamos cómo funciona. Si aplicamos una tensión continua a las placas del doble tríodo, las válvulas conducirán y tendremos una tensión continua menor en la salida. El resistor de 510.000 ohmnios alimenta a la placa del pentodo amplificador de error y el de 51.000 ohmnios a la válvula reguladora. Por otro lado, el divisor resistivo toma una parte de la tensión de salida como muestra. Una vez que hay tensión sobre estas partes, tenemos el cátodo del pentodo a una tensión teóricamente fija y la grilla conectada al divisor resistivo. Sobre la grilla del pentodo se aplica una tensión que lo polariza, que es igual a la diferencia entre la muestra y la tensión de referencia, provocando una corriente de placa que produce una caída de tensión en el resistor de 510.000 ohmnios. Esta tensión polariza negativamente a las grillas de los tríodos, fijando una condición de equilibrio casi de inmediato.

Supongamos que, por algún motivo, esta tensión en la salida aumenta. La tensión de muestra también aumentará y, consecuentemente, la diferencia entre esta muestra y la tensión de referencia. El pentodo aumentará su corriente de placa y, con ella, la caída de tensión en el resistor de 510.000 ohmnios. Esta tensión aumenta la polarización negativa de las grillas de los tríodos. Esto trae como consecuencia que los tríodos produzcan una mayor caída de tensión entre sus placas y cátodos. Como resultado final, la tensión de salida de la fuente disminuye. Una variación opuesta de la tensión de salida de la fuente dispara un proceso análogo, que tiende a restituir la tensión original.

En cierta forma, este circuito imita una propiedad de los organismos vivos: ellos reaccionan de una manera que tiende a neutralizar los cambios que le impone el medio. Aquí, la realimentación negativa hace que una tensión de equilibrio se mantenga dentro de ciertos límites de variación de la corriente de carga o de la tensión de entrada a la fuente.

La estabilidad de esta tensión de equilibrio depende, fundamentalmente, de la constancia de la tensión de referencia y de la ganancia del amplificador de error. Una válvula reguladora común, o hasta una lamparita de neón, mantienen una tensión de referencia dentro de un 4 - 5 % del valor nominal. Hay válvulas de referencia más estables (y más caras) que permiten mejorar notablemente este factor, dando lugar a que sea práctico considerar mejoras en la amplificación. A medida que se obtienen mejores resultados entran en juego otros factores, como la estabilidad de la temperatura del cátodo del pentodo frente a las variaciones de la tensión de alimentación, la estabilidad de los resistores del divisor resistivo, etc.

Con este circuito práctico es posible regular la tensión de salida a un valor máximo de 500 V (si el cursor del potenciómetro de 10.000 ohmnios está contra el resistor de 10.000 ohmnios y hay suficiente tensión en la entrada) y 200 V en el extremo opuesto. Hay otra limitación con respecto a la tensión máxima que puede soportar la válvula de paso serie entre placa y cátodo. En la 6AS7/6080/ECC230 esta tensión es de 250 V. Deberá cuidarse este aspecto.

La corriente que puede entregar cada tríodo depende de su disipación máxima de placa. El límite llegará cuando el producto de la corriente en amperios por la caída de tensión a través de la válvula sea igual a la disipación de placa en vatios. Para la 6080 es de 65 mA por cada tríodo y con una caída de 200 V; de manera que, con una válvula, es posible obtener 130 mA. Con dos válvulas en paralelo duplicamos esta corriente sin modificar el resto.

La familia de válvulas similares a la 6080/6AS7/ECC230 tiene muchos miembros. Algunos de ellos son: 6N13S, 6N5S, 6H13C, 6520, CV5008, 6080WA, 6080WC, CV2984, 11D12. Todas funcionarán en este circuito. Es posible que alguna de las citadas tenga una tensión de filamento diferente, pero, en esencia, es la misma válvula.

Habrán observado que los cátodos están conectados al punto medio del bobinado para filamento. ¿Por qué? La 6080 admite una diferencia máxima de tensión de 300 V entre cátodo y filamento. Desde que esta fuente puede entregar una tensión de salida mayor a este límite se hace necesario proteger la integridad de la válvula poniendo su filamento al potencial de salida. Esto hace que sea posible también utilizar tríodos de calentamiento directo, como el 2A3 y sus similares 6A3, 6B4G ó 6A5G. De hecho, la fuente fue calculada con un paso serie 2A3, que ahora resulta caro para esta función. En Argentina una 6AS7 se consigue pagando entre 60 y 80 pesos. En el mercado internacional la misma válvula cuesta cerca de 18 dólares estadounidenses.

Para el experimentador resulta muy útil un variac, pero es caro. Si usted tiene un transformador que entregue 500 ó 600 voltios por rama es posible improvisar un transformador de relación variable alimentando el primario con un regulador electrónico de velocidad para ventilador o para motores (me refiero a un TRIAC con un filtro de salida con inductor,para absorber los picos de tensión que se presentan en cargas inductivas). Recuerde que todos estos circuitos tienen tensiones peligrosas para la vida. Si no está seguro de lo que hace o tiene miedo, no trabaje. Ninguna actividad que pueda realizar vale más que su vida.

Amplificador simétrico ultralineal con 6Y6

Es un amplificador en torno a los 10 - 15 W RMS de salida. Los tetrodos 6Y6 dan muy poca potencia como tríodos y mucha distorsión en otras configuraciones. Son muy poco conocidos en audio por ese motivo.

Los técnicos de Acrosound investigaron a estas válvulas en configuración ultralineal y encontraron que la distorsión de bajo nivel es muy baja, que en esta configuración las válvulas son para considerar. Justamente, es en los pianísimos en los que esta distorsión debería ser despreciable, para apreciar las sutilezas de la música. Fue así que diseñaron un transformador a medida, el To-320/To-325.

Este transformador tiene una impedancia placa a placa de 3.500 ohmnios, respuesta de potencia de 20 Hz a 30.000 Hz a 10 W RMS y de 30 Hz a 30.000 Hz a 20 W RMS. En bajas potencias la respuesta de frecuencias es, más o menos un decibelio, desde 10 Hz hasta 100.000 Hz. Posee salidas de 4, 8 y 16 ohmnios en el TO-320 y en el To-325 se agregan líneas de 500 ohmnios y de 125 ohmnios. Cada rama admite una corriente nominal de 75 miliamperios. No hay información sobre las derivaciones de pantallas. Supongo que deben estar próximas al 43%.

El amplificador tiene una distorsión armónica total prácticamente inmedible hasta 1,5 W RMS. A 15 W RMS todavía se sitúa en un aceptable 0,25% y llega a alcanzar los 18 W RMS, pero con un aumento considerable de la distorsión.

El amplificador de tensión es de alta estabilidad y, a poco que vean el circuito, se darán cuenta que está casi copiado de los dos amplificadores de 200 W y 100 W que publiqué antes. Los componentes que se repiten están en una letra un poco más chica. El asterisco indica que los componentes deben ser apareados. Se trata de un inversor de fase de acoplamiento cruzado, desarrollado por van Scoyoc en 1948. Inicialmente este circuito estaba reservado a los laboratorios, principalmente porque usaba dos válvulas. Tiene muy poca rotación de fase, banda ancha y es autoequilibrado.

La fuente de alimentación es muy sencilla: un transformador de poder de 250 V - 0 V - 250 V a 175 mA, un bobinado de 6,3 V 5 A y otro de 5 V 2 A. La rectificadora es una 5V4G y el filtro es un "pi" con entrada por capacitor; donde el primer filtro es de 20 uF 450 V y el segundo de 50 uF 450 V. El inductor de filtro es de 8-10 henrios a 175 mA. En el bobinado de 6,3 V se conecta en paralelo un potenciómetro de 100 ohmnios y su cursor va al extremo del resistor de 250 ohmnios que polariza el par de salida.