A Fonte: Início da Amplificação

“O princípio da civilização foi quando alguém optou por lançar palavras no lugar de pedras.”
– Sigmund Freud

A fonte de alimentação é responsável por adequar a tensão elétrica da rede pública às diversas tensões necessárias ao funcionamento do amplificador. No Brasil, encontram-se 110 e 220V AC de acordo com a região, portanto a fonte de alimentação deve ser capaz de alternar entre estas duas tensões de entrada.

Outra importante função da fonte é a de isolar o músico do potencial elétrico da rede pública, protegendo-o contra choques.

Nos primeiros amplificadores valvulados, era comum a alimentação do circuito usando baterias (daí o símbolo “B” nos esquemas). A alimentação de alta voltagem era proveniente do terminal positivo da primeira bateria, +B. A tensão de bias era proveniente de uma bateria ligada invertida, -B. Quando +B é desacoplada de um próximo estágio, por meio de um filtro pi (choke+capacitor ou resistor+capacitor), chamamos esse ponto de +B1, +B2, e assim por diante, em uma série de pontos de alimentação possuindo impedância cada vez mais alta e também maior filtragem contra ruídos ou interações indesejáveis entre estágios de amplificação.

Pode-se dizer que o amplificador nada mais é que uma fonte de alimentação modulada pelo sinal da guitarra elétrica!

A fonte é responsável por manter estável a tensão de alimentação do amplificador, pois quaisquer variações presentes na mesma adicionam distorção ao sinal. Na amplificação de guitarra algumas formas de distorção provenientes da fonte não são inteiramente indesejáveis, como veremos adiante ao falarmos de “sag” e compressão.

Um dos amplificadores para guitarra de maior sucesso na história, o Fender Bassman de 1958/1959 (5F6-A), possuía uma fonte relativamente pequena para os 40 a 45 Watts RMS que era capaz de reproduzir. Essa “deficiência” trabalhou a seu favor : a distorção gerada pelo Bassman, quando este é utilizado no volume máximo, tornou-se mundialmente famosa. E parte da famosa distorção do Bassman é proveniente da fonte de alimentação subdimensionada!

Retificação

Retificação é o processo pelo qual corrente alternada AC é convertida em corrente contínua ou “DC”. Neste processo a corrente elétrica é conduzida usando dispositivos que permitem fluxo com facilidade em uma direção, e oferecem enorme resistência na direção oposta.

Os amplificadores valvulados exigem elevada tensão DC nas placas das válvulas, e podem exigir tensão negativa de bias nas grades do estágio de potência. Para obter estas duas voltagens DC é preciso efetuar retificação da corrente.

A tensão de calefação também pode ser retificada para evitar ruídos de AC. Porém a maioria dos fabricantes opta por utilizar AC na calefação, visto que a maioria das válvulas de pré-amplificação modernas possuem filamentos canceladores de ruídos onde a resistência do filamento é dobrada de modo que trechos paralelos da mesma apresente corrente elétrica oposta, cancelando parte do campo eletromagnético. As válvulas de potência normalmente operam em modo push-pull, onde o ruído de uma válvula é anulado pelo seu par complementar quando o mesmo é inserido com a mesma fase em ambas as válvulas (“cancelamento de modo comum”, ou em inglês “common mode rejection”). O ruído de calefação é mais comum em amplificadores single-ended, onde o estágio de saída não cancela o hum de 60 Hz.

Alguns amplificadores retificam apenas a calefação da Válvula V1 para garantir que o hum de 60Hz não seja propagado para o resto do circuito (Ex. Marshall JCM900 SL-X).

Retificação por Válvula

A retificação de corrente por válvulas diodo é efetuada utilizando-se o princípio básico da válvula termiônica, pelo qual só é possível haver corrente elétrica real do catodo para o anodo. Assim, as válvulas retificadoras têm 2 anodos e apenas um catodo comum. Quando as placas são ligadas às extremidades de um transformador de alimentação, e o centro do transformador (CT) é ligado ao terra, o catodo da válvula receberá a corrente proveniente dos 2 semi-ciclos da alimentação AC.

Os componentes da válvula operam no vácuo e, em condições normais, torna praticamente impossível haver corrente contrária, do anodo para o catodo. Assim não há significante corrente de retorno na retificação por válvula (corrente de vazamento ou “leakage current”), corrente que sempre está presente nos diodos de silício.

Uma característica típica da retificação a válvula é a compressão do áudio. Isto se deve à maior resistência interna da retificadora (da ordem de 50 a 200 OHMs dependendo do modelo) que rebaixa a tensão quando há maior condução elétrica, por consequência da lei de Ohm. A queda de tensão no momento de grande demanda costuma-se chamar de “sag”. Em amplificadores para contrabaixo moderno e para alta fidelidade esse efeito é indesejável. Porém, para guitarra, o “sag”, quando dentro de certos limites, produz um “envelope” de tensão variável em torno do sinal amplificado, o qual aumenta ou diminui a HT em função da intensidade do áudio da guitarra; essa alteração gera compressão natural e distorção agradável ao ouvido. Por isso alguns fabricantes de amplificadores de guitarra ainda utilizam retificação a válvula. Muitos guitarristas preferem a retificação também em estado sólido (principalmente para os gêneros “hard rock” ou “metal”), assim alguns fabricantes, como a Mesa Boogie, criaram circuitos híbridos, contando com os 2 tipos de retificação, que podem ser alternados por meio de uma chave seletora.

Retificação por Diodos de Silício

O funcionamento do diodo de silício segue a mesma idéia geral das válvulas, conduzindo corrente elétrica facilmente em uma direção e apresentando grande resistência na direção oposta, porém usando meio físico inteiramente distinto: silício no lugar do vácuo. Ao contrário das válvulas, o diodo de silício sempre conduz corrente no sentido oposto, o que chamamos de “vazamento” (“leakage current”) quando ocorre em pequena quantidade (microAmperes) ou “avalanche” quando se torna excessiva (efeito Zener ou avalanche). Quando levado a trabalhar no limite, o diodo pode entrar em curto-circuito devido à fusão do silício, passando a conduzir AC livremente. Por esse motivo é comum encontrar-se mais de um diodo de silício 1N4007 ligado em série, a exemplo dos Fender Twin Reverb e outros modelos de 50 e 100 Watts.

O retificador de silício possui diversas vantagens sobre as válvulas. Primeiramente, dentro de sua faixa de operação normal, produz menor “sag” devido à baixa resistência interna. O resultado é uma fonte de tensão mais constante ou “rígida”, que produz amplificação mais limpa e constante, até mesmo sob grande demanda de corrente, respeitando, é claro, as limitações do transformador e capacitores que fazem parte do circuito de alimentação. Outras vantagens do diodo de silício incluem o reduzido tamanho físico, menor preço para aquisição e facilidade na manutenção do circuito, menor consumo de energia elétrica e maior facilidade para obtenção de peças de substituição no mercado. Usando diodos de silício o transformador de alimentação também não precisará de um secundário de 5 volts x alguns amperes apenas para a alimentação de calefação da válvula retificadora.

Dual Rectifiers – A combinação de válvulas e diodos de silício

A empresa Mesa Engineering (“Boogie”) produz circuitos onde o usuário pode alternar entre os 2 tipos de retificação, válvula ou silício, usando uma chave comutadora. A calefação da válvula retificadora é mantida acesa durante toda a operação, mesmo quando está sendo utilizada a retificação via diodos de silício. Alternando entre os dois estados da chave é possível escolher entre a retificação por diodo, ou por válvula, em tempo real. A desvantagem desse tipo de circuito é o maior custo de produção e de manutenção, já que exige uma válvula a mais, um indutor secundário a mais no transformador de alimentação para a calefação da válvula retificadora, maior espaço no chassi para acomodar a válvula retificadora e sua ventilação, além de uma extensão do circuito tradicional para acomodar a chave de comutação. A principal vantagem é aquela de permitir a obtenção do “sag” e compressão característicos da retificação a válvula, permitindo ao músico alternar para a alta eficiência do silício quando necessário.

Retificação de onda completa

Retificação de onda completa é o processo de retificação pelo qual os 360 graus de uma onda AC são convertidos em pulsos positivos, dando origem a corrente direta, ou DC. Quando não há filtragem, a frequência resultante é o dobro daquela original.

Para amplificadores, é preciso que haja filtragem usando capacitores, resistores ou chokes para que não exista “ripple” excessivo com frequência de 120 Hz modulado na tensão retificada. (Vide ilustração ao início dessa seção.)

Retificação de meia onda

Retificação de meia-onda é o processo de retificação pelo qual apenas 180 graus de uma onda AC são convertidos em pulsos de corrente direta, ou DC. Quando não há filtragem, a frequência desses pulsos é a mesma da frequência original. Em amplificadores valvulados não se utiliza retificação de meia-onda, exceto nos circuitos de bias onde não é exigida grande quantidade de corrente.

Em circuitos antigos, como os rádios superheterodinos dos anos 1950, rádios de baixa potência (1 a 10 Watts) eram utilizadas válvulas retificadoras de meia onda devido a restrições de mercado dessa época. A baixa potência dos amplificadores, os níveis de distorção considerados aceitáveis (até 10% de THD!) e a baixa qualidade das transmissões de rádio tornava aceitável a utilização de fontes retificadores de meia onda.

A retificação de meia-onda reduz a potência elétrica da fonte pela metade visto que 50% do ciclo fornecido pela fonte ou rede pública é descartado.

Ripple

Ripple, na lingua inglesa, significa “ondulação”, e refere-se a variações na tensão DC fornecida pela fonte.

Todas as fontes de alimentação possuem resistência interna. Ao demandarmos maior corrente inevitavelmente haverá variação na tensão DC fornecida pela fonte. Na ilustração do início desse capítulo notamos a observação de que a tensão DC é “idealizada”. Isto reflete o fato de que fontes de alimentação não reguladas são incapazes de sustentar uma tensão 100% estável.

Nas fontes com retificação de onda completa a máxima tensão de ripple Vr é dada por: Vr = Imax / (2 x C x f) onde Imax é a maior corrente demandada, C é a capacitância de filtragem em Farads e f é a frequência da onda retificada em Hz. Nas fontes com retificação de meia onda a tensão de ripple é o dobro de Vr de onda completa, ou seja Vrmo = Imax / (C x f). Notamos que quanto maior a frequência, menor será a tensão de ripple. Fontes chaveadas, que trabalham com 100 KHz ou mais, possuem a vantagem de necessitar de capacitores menores. No entanto não usamos fontes chaveadas em amplificadores valvulados clássicos.

O cálculo de Imax leva em consideração a resistência interna da fonte, de outra forma não haveria corrente máxima (esta seria infinita) e não seria possível calcular a tensão de ripple.

“Sag” e compressão

O termo “sag” vem da lingua inglesa e pode significar:

  • abatimento
  • descaimento

Ou, como verbo, pode significar:

  • ceder
  • perder firmeza
  • decair

No jargão técnico, o termo “sag” é utilizado para descrever uma situação em que a fonte de alimentação de um circuito é incapaz de fornecer a corrente demandada e, como resultado, ocasiona uma perceptível queda de tensão. O efeito é perceptível na queda da potência do amplificador.

A compressão de áudio é o efeito obtido quando os sinais de menor intensidade são amplificados acima de determinado nível, e os sinais acima de determinado nível são atenuados abaixo de certo limite. Assim, forma-se um “envelope” em torno do sinal. Ao observarmos o sinal comprimido usando um aplicativo gráfico no computador, ou usando o osciloscópio, vemos um padrão homogêneo, sem picos ou vales distoantes da média do sinal.

Quando a fonte de alimentação de um amplificador valvulado é subdimensionada, o sinal é naturalmente comprimido. Isto se deve ao fato da amplificação dos sinais menos intensos proceder normalmente enquanto que a fonte é incapaz de fornecer a corrente exigida nos picos de sinal. Assim, ocorre queda (“sag”) na tensão de alimentação justamente quando o sinal amplificado deveria possuir maior tensão – causando compressão natural do sinal.

O resultado é um timbre comprimido que caracteriza a chamada “distorção das válvulas de potência”. Esse efeito é nocivo nos sistemas de alta fidelidade e causa distorção desagradável, enquanto que, no universo da guitarra elétrica, é o timbre que mais encanta o músico!

“Retificadores de estado sólido são recomendados caso deseje um timbre jais conciso, teso (Ed: ‘tight‘), com maior potência e headroom. De outra forma, para obter o timbre vintage [usam-se retificadoras à válvula]” (WHEELER, Tom. 2007. p. 52)

Circuito HT – Alta tensão

HT é uma sigla proveniente da língua Inglesa que significa “High Tension”.

O amplificador valvulado trabalha com HT nas placas das válvulas de pré-amplificação e potência. O termo “média tensão” conforme a NBR 14039 (ABNT. 2005.) representa a faixa de 1000 Volts a 36,2 kV, portanto quando falamos em “alta tensão” em amplificadores valvulados, o conceito não possui relação com a alta tensão nas linhas de transmissão de potência e instalações elétricas que seguem o padrão NBR. O termo reflete, mais precisamente, apenas o contraste com a baixa tensão (6.3 a 50V) usada na calefação das válvulas.

A alta tensão pode variar desde 300 Volts em válvulas 12ax7, 300 a 500 Volts em válvulas de potência 6L6 ou até 800 V nas EL34.

Em outras aplicações, a alta tensão pode atingir milhares de volts. Citamos, por exemplo, as válvulas de transmissores de rádio, como o tetrodo 4CX1000A.

Em amplificadores valvulados para guitarra encontram-se tensões entre 250 V DC e 800 V DC, raramente ultrapassando esse nível. Amplificadores baseados em EL34, 6550 e KT-88 podem trabalhar na proximidade dos 800V, enquanto que aqueles baseados em 6L6GC e semelhantes não ultrapassarão os 500VDC.

Normas Internacionais

Fora do contexto de amplificadores de áudio, as normas de engenharia elétrica variam bastante de um país a outro quanto à definição do que constitui alta tensão.

O IEC (Europa) considera alta voltagem como sendo 1000 V AC ou 1500 V DC.

Nos Estados Unidos qualquer tensão acima de 600 V é considerada HT. Na Inglaterra é considerada alta tensão qualquer voltagem entre 1000 e 1500 V DC, ou 600 a 900 V AC. Conforme citado anteriormente, no Brasil a ABNT considera “média tensão” os potenciais entre 1000V e 36,2 kV (ABNT. 2005.).

Aviso Importante

O contato com altas tensões pode ser letal. Todo trabalho técnico em amplificadores valvulados deve ser extremamente cuidadoso, e deve ser efetuado apenas por técnicos com treinamento adequado. Não efetue quaisquer reparos ou sequer abra seu amplificador valvulado se não souber exatamente o que está fazendo. Lembre-se: qualquer contato com tensões acima de 50 V pode ser fatal.

Circuito LT – Baixa tensão

LT é acrônimo da língua inglesa significando “Low Tension”, ou “baixa tensão”

O amplificador valvulado trabalha com LT no circuito de calefação e nos LEDs indicadores no painel frontal.

O circuito de calefação da maior parte dos amplificadores valvulados para instrumentos funciona com 6.3 ou 12 Volts (AC ou DC). A corrente no circuito LT é muito mais alta que no circuito HT e é fonte comum de interferência e ruídos. As válvulas retificadoras costumam funcionar com 5 Volts de calefação.

Considerações para a segurança do músico

A fonte deve ser construída priorizando a segurança do músico. Devemos lembrar que há, nos amplificadores valvulados, um circuito de alta tensão que deve estar isolado da rede de alimentação pública.

O Ministério do Trabalho possui publicação contendo instruções para a segurança do eletricista (MTE. 1978). Tal documento têm foco na segurança de trabalho do profissional da área.

A Norma Brasileira (NBR) com maior foco na segurança das instalações elétricas é a NBR 5410, editada e publicada pela ABNT (ABNT. 2004.). Não iremos repetir aqui as detalhadas recomendações da NBR 5410, no entanto recomendamos ao técnico e construtor de amplificadores que não deixe de obter e estudar esse importante documento. O leitor atento à NBR 5410 notará que boa parte das construções civis e infraestruturas oferecidas ao músico, incluindo estúdios, palcos musicais, boates, “clubs” e ambientes de trabalho do músico em geral não estão totalmente adequadas às normas de segurança, principalmente no que diz respeito ao aterramento de segurança adequado.

No presente estudo, falaremos apenas dos aspectos relevantes para o construtor de amplificadores: a segurança na fonte de alimentação e no circuito de alta tensão do amplificador valvulado, visto que as demais considerações são exaustivamente tratadas nas normas da ABNT e textos específicos de Engenharia Elétrica.

A fonte de alimentação possui um circuito que começa na conexão do cabo de alimentação à rede pública de energia. O cabo de alimentação, portanto, faz parte da segurança do músico! É importante verificar a integridade do isolamento do cabo de alimentação, observando atentamente sobre possíveis rupturas. O cabo deve ser completamente substituído na ocorrência de quaisquer danos ao isolamento.

A maioria dos amplificadores construídos na atualidade utilizam conectores IEC C13 e C14 para conexão do cabo de alimentação. Esse conector talvez pareça familiar ao músico, devido a seu uso em fontes de alimentação de computadores pessoais. No caso de haver conector IEC, o cabo danificado poderá ser simplesmente substituido.

O cabo de alimentação forma o circuito do transformador de alimentação com a rede pública. O circuito é interrompido por uma chave de liga/desliga e um fusível instalado em série com a chave. Outros dois componentes que podem fazer parte desse circuito são opcionais: varistor de proteção de alimentação e capacitor de filtragem de linha.

Portanto o circuito formado com a rede pública deve ser contido neste setor do amplificador: cabo de alimentação, chave de liga/desliga, fusível principal e primário do transformador de alimentação. Não devem haver quaisquer ligações da rede pública com outra parte do circuito – exceto a conexão do aterramento de segurança.

Ressaltamos que o terra de segurança não é elemento do circuito de alimentação – é parte de um circuito de proteção, que deve ligar, sempre, o chassi do amplificador a um aterramento de baixa impedância efetuado no local da instalação. Conectar o fio terra ao neutro de alimentação em local onde não há aterramento adequado não só não configura um elemento de segurança, como coloca o músico em condição de risco mais elevada que aquela sem essa conexão.

É importante mencionar aqui a relação do capacitor de referência com o neutro, comum em várias marcas de amplificadores, com a segurança oferecida pelo amplificador ao músico. Esse capacitor estabelece uma referência AC entre um dos polos de alimentação da rede pública e o chassi do amplificador, rompendo nossa premissa de isolamento completo entre a rede pública e o circuito do amplificador. Leia mais sobre esse capacitor na seção “PERIGO: Capacitor de referência com o neutro” na seção “Visão Geral de um Amplificador Valvulado” deste livro.

O circuito formado pela rede pública, incluindo o primário do transformador de alimentação, induz corrente elétrica nos diversos secundários do transformador. Os secundários recebem energia da rede pública, sem possuir referência de potencial elétrico com a mesma: fato notável que é possível com a utilização de um transformador isolador.

A alta tensão que surge no secundário do transformador de alimentação não possui, portanto, qualquer referência para o potencial elétrico do terra. Assim, caso a fonte seja bem construída, não há qualquer risco do músico sofrer choque elétrico de alta tensão.

Assim, podemos notar que os perigos inerentes à alta tensão presente nos amplificadores valvulados só existem caso haja referência entre a rede pública e o circuito de alta tensão. Aquela referência é inserida pelo capacitor que tradicionalmente era ligado ao neutro da rede.

O fio neutro é frequentemente aterrado na base dos postes que possuem transformadores rebaixadores que fazem a ponte entre a rede de distribuição de maior tensão e a malha de menor tensão que porta a energia ao consumidor final. Havendo grande distância desse aterramento ao ponto de consumo de energia, o caminho de menor impedância para a terra pode se configurar através do músico ao invés dessa rota. Por isso é importante possuir aterramento de segurança próximo ao local, instalado nas proximidades imediatas do consumo da energia elétrica.

Estando os secundários do transformador de alimentação completamente isolados da rede pública, a fonte de alimentação é segura e a alta tensão no amplificador não possui qualquer referência para o potencial da Terra.

Para fins práticos, devemos considerar que o guitarrista encontra-se sempre no potencial de zero volts AC e DC do circuito do amplificador. Por esse motivo alguns ruídos são eliminados com o toque do músico nas cordas da guitarra.

Aterramentos AC e DC

Sempre que estudarmos o circuito de um amplificador, devemos têm em mente que a referência de terra DC nem sempre é a mesma dos sinais (AC).

Um exemplo: a alimentação +B encontra-se em potencial DC elevado, porém encontra-se em potencial de terra para sinais AC.

Ao calcularmos a impedância AC de um estágio de ganho que emprega uma 12AX7, devemos considerar ambos os circuitos de terra, aquele com potencial positivo DC (tensão +B) e o próprio terra geral do amplificador.

Assim, a impedância AC equivalente de um estágio de ganho através de válvula 12AX7 é dado por:

Rtot = 1/2 * (Rk + Rp + Rl)

Onde Rk = valor do resistor de catodo em OHMs

Rp = valor da resistência interna da válvula em OHMs (também chamada de resistência de placa)

Rl = valor do resistor de carga de anodo em OHMs

Ou seja, a metade das resistências do estágio em série. Por que a metade? Porque há dois caminhos AC para o terra: através da alimentação DC no resistor de carga da placa (Rl) e através do terra do circuito, onde vai conectado o resistor Rk.

Quando o resistor de catodo das válvulas recebe um capacitor em paralelo, o catodo passa a estar em potencial DC elevado, porém em potencial de terra para sinais AC. Quando removemos o capacitor, ambos os potenciais AC e DC são elevados. Ou seja, quando instalamos um capacitor em paralelo com Rk, removemos o feedback negativo AC que surge naturalmente no catodo em função da corrente alternada. Assim, aumenta-se o ganho AC do estágio sem alterar o ponto de funcionamento DC.

A fonte de alimentação da tensão de polarização de bias encontra-se em potencial de terra para AC. Por isso, adicionamos resistores de valores entre 120K e 220K OHMs entre a grade das válvulas de potência e a fonte da tensão de bias. De outra forma, o sinal AC seria praticamente todo aterrado.

Alguns amplificadores de alto ganho, a exemplo de vários modelos Marshall, utilizam uma referência de terra DC e outra para AC. O circuito do amplificador encontra-se elevado do potencial do chassi por meio de resistores e diodos. No entanto, pode haver um capacitor acoplador que coloca o circuito e o chassi no mesmo potencial AC. Essa é outra técnica contribui para a redução de ruídos.

Tipos de Ruídos

Parte da função da fonte é fornecer “energia limpa” para que o amplificador não insira distorções indesejáveis no sinal. Conforme já vimos, alguns tipos de distorção, como o “drive” valvulado, o sag e a compressão, são efeitos desejáveis para guitarra elétrica. No entanto, ruídos como o hum de fonte são extremamente indesejáveis e podem arruinar um projeto de amplificador. Nesta seção falaremos dos diversos tipos de ruídos que podem ocorrer num amplificador, e possíveis remédios.

“Hum”

“Hum” é um termo informal da lingua inglesa que significa, literalmente, “zumbido”.

Outros significados incluem:

  • zunido
  • sussurro
  • zunzum

O hum é normalmente um ruído de baixa frequência e sua pronúncia é onomatopéica, pois imita o som que podemos reproduzir ao murmurar “mmmmm”.

“Hum” de 60 Hz

Pode ser originário em diversas fontes, sendo a frequência de fornecimento de corrente elétrica AC utilizada no Brasil e nos Estados Unidos.

Fontes de hum de 60 ciclos incluem:

  • interferência eletrostática em ambiente com muitos equipamentos elétricos
  • circuito de calefação (alta corrente e baixa tensão) das válvulas emite interferência de 60Hz
  • interferência eletromagnética do transformador de alimentação
  • captação de ruídos no ambiente por captadores single-coil (na guitarra, não no amplificador)
  • válvulas de saída não casadas

“Hum” de 120 Hz

O hum de 120Hz é mais fácil de detectar e corrigir por ter origem em ponto único no amplificador : o retificador e capacitores de filtragem da fonte de alimentação.

Sendo a fonte única, as causas podem ser:

  • ausência de resistores ou chokes de filtragem entre capacitores da fonte
  • capacitores eletrolíticos de filtro da fonte envelhecidos ou defeituosos
  • transformador de alimentação subdimensionado e incapaz de manter os capacitores de filtro carregados gerando ripple na HT
  • banco de capacitores subdimensionado e incapaz de fornecer a corrente do circuito sem se descarregar e gerar ripple na HT

Outros tipos de “hum”

Frequentemente o hum pode ser tornar difícil de identificar e corrigir por se combinar a outras frequências e harmônicos, produzindo uma verdadeira cacofonia de ruídos na saída do amplificador. A abordagem ideal nesses casos é proceder caso a caso isolando as possíveis causas de hum e verificando se no resultado aquela frequência foi reduzida. Verifica-se primeiro a fonte e circuito de retificação, depois as fontes mais comuns de hum de 60 Hz. Posteriormente, efetua-se uma análise do circuito com gerador de frequências para verificar em que estágio estão sendo inseridos cada um dos componente do ruído.

A eliminação de hum pode ser tarefa complicada até para técnicos qualificados e com grande experiência devido à complexidade inerente ao ramo do eletromagnetismo. Circuitos de alta impedância e alto ganho, como o circuito de pré-amplificação de um amplificador valvulado, são especialmente suscetíveis a problemas com ruídos.

Interferências externas

O amplificador, tal como qualquer outro equipamento eletro-eletrônico, é suscetível a receber interferências provenientes de fontes externas. Regiões onde há grandes transmissores de rádio ou TV, bem como na proximidade de estações rádio-base de telefonia celular, são particularmente problemáticas para o funcionamento de amplificadores de áudio. Infelizmente quando a potência destas instalações é demasiadamente alta há pouco que possamos fazer para atenuar seus malefícios.

Cabeamentos externos e a fiação interna do amplificador possuem certo nível de indutância que, em conjunto com capacitores (reais ou parasíticos) formam pequenos circuitos ressonantes que podem captar interferências e até mesmo amplificá-las. Ao falarmos de anéis (loops) de fiação, mencionamos o caso de um amplificador Marshall que era capaz de sintonizar uma estação de rádio bastante popular em Brasília.

A solução mais popular para esse tipo de interferência eletromagnética é rodear o circuito com uma gaiola de Faraday. Deve-se formar uma gaiola eletricamente condutiva em torno do circuito do amplificador, e essa gaiola deve ser devidamente aterrada. Na maior parte dos amplificadores para guitarra o chassi forma 5/6 da gaiola, e 1/6 é formado pela tampa ou pela base do amplificador. Normalmente há, na base ou tampa do amplificador, uma folha de papel alumínio ou uma chapa de metal que completa a blindagem em torno do circuito.

A interferência externa pode ser oriunda, também, da própria rede elétrica. Há regiões onde a qualidade de energia não é ideal e incontáveis tipos de ruídos podem chegar ao equipamento pela rede elétrica. No entanto, uma fonte de alimentação bem desenhada deverá ser capaz de filtrar boa parte destes inconvenientes sinais parasíticos.

Ruído térmico

Toda matéria encontra-se em movimento e, quando aquecida, torna-se ainda mais ativa. O movimento natural da matéria, principalmente quando excitado em ambiente de alta temperatura, gera um tipo de ruído que conhecemos por “ruido de Johnson” (O’CONNOR. 1995. p. 4-11). Ou seja, é impossível tornar qualquer equipamento absolutamente silencioso, tendo em vista que o ruído térmico é uma propriedade natural da matéria.

Válvulas trabalham com alta temperatura. Os catodos das primeiras válvulas trabalhavam entre 1000 e 1400 graus centígrados. Já as mais modernas possuem cobertura especial que auxilia na emissão de elétrons, possibilitando trabalharem mais frias sem baixar o nível de emissão. Atualmente os catodos funcionam na faixa de 700 graus centígrados (RCA. 1973).

O fato de as válvulas trabalharem aquecidas explica, por si só, o ruído natural que existe nos estágios de alto ganho. O ruído térmico manifesta-se de forma aleatória, e pode ser ouvido como ruído branco, ou “o som de um rádio AM não sintonizado”.

Acoplamentos parasíticos (interferências internas) e oscilações

Alguns ruídos desagradáveis reproduzidos pelos amplificadores têm origem na desorganização da fiação interna. Todos os condutores possuem algum nível de indutância – fios que possuem malhas retorcidas, capacitores construídos enrolando-se um condutor e um dielétrico, até mesmo fios sólidos possuem indutância. Esta, em conjunto com eventuais capacitâncias, podem formar circuitos ressonantes parasíticos. Em um amplificador de alto ganho, o leitor pode experimentar conectar um fio à grade de uma válvula de alto ganho, movendo-o aleatóriamente no interior do amplificador, aproximando esse fio de outros componentes. Em determinados locais será ouvido um ruído de alta frequência, algo como um apito ou sirene. Naquele ponto, houve acoplamento capacitivo/indutivo, o qual formou um circuito ressonante acidental.

Quando grandes capacitores e grandes indutores estão envolvidos, o ruído tende a ser de baixa frequência. Por exemplo: um dos problemas mais comuns em fontes de alimentação é a formação de um circuito ressonante parasítico entre a fonte e o transformador de saída, cujo resultado é uma oscilação de baixa frequência que se assemelha ao barulho de um motor marítimo, de popa. O nome dado, na lingua inglesa, para esse ruído é “motorboating”.

Oscilações de alta frequência são de mais difícil diagnóstico e resolução, porque frequentemente não são audíveis. De fato, muitas oscilações parasíticas podem ocorrer na faixa de dezenas de KHz ou MHz de frequência, consomem potência do amplificador mas não podem ser percebidas pelo ouvido humano, sequer os alto-falantes para guitarra são capazes de responder a estas frequências. O diagnóstico desse tipo de oscilação se dá pela medição da corrente em diversas partes do circuito, checando variação de tensões indevidas e outros comportamentos anormais. Por exemplo: se a tensão DC de placa esperada nas válvulas de potência era de 500 VDC em modo quiescente (sem áudio), porém encontramos 350 VDC, significa que algum fator está causando maior corrente no estágio que, pela Lei de Ohm(V = R * I), causa queda na tensão. Se a tensão de bias encontra-se normalizada e há fraco sinal de áudio, e as válvulas não possuem defeituos, uma das explicações que resta é a existência de oscilação parasítica. A aferição através de discrepâncias em tensões DC é mais viável, visto que boa parte dos multímetros é incapaz de medir frequências elevadas e formas de onda não senoidais. Os osciloscópios são muito úteis nessa tarefa, porém deve-se lembrar que há altas tensões nos circuitos valvulados, e essas podem danificar o instrumento quando usamos as pontas de prova mais comuns. Consulte o manual de seu osciloscópio antes de aferir tensões acima de 50V.

O técnico, ao ganhar experiência, chegará rapidamente à origem de ruídos e de oscilações parasíticas. Alguns casos exigem maior trabalho de investigação, outros podem ser isolados simplesmente alterando o arranjo da fiação.

Componentes faltosos e sintomas típicos

Seguem algumas dicas de falhas de componentes e os sintomas mais típicos.

Sintoma

Possível Causa

Ruído de rádio AM sem sintonia.

Resistores úmidos ou defeituosos, válvula de pré-amplificação com defeito, solda fria, ruído proveniente da rede de energia.

Estalos

Centelhamento nas válvulas de potência, solda fria, capacitores eletrolíticos indicando fim de vida.

Não há áudio

O amplificador liga? Checar fusível de alta tensão, transformador de saída, válvula de pré ou potência queimada. Isolar problema, verificar se há áudio ao tocar pinos* das válvulas de saída, proceder em direção ao preamp até encontrar um ponto onde não há mais áudio. O amplificador não liga? Checar fusível principal, fusíveis da fonte, transformador de alimentação.

Volume baixo

Checar regulagem de bias, transformador de saída, solda fria (tocar soldas com hashi de sushi) e potenciômetros do pré-amplificador, nível do retorno do loop de efeitos.

Distorçao desagradável

Verificar regulagem de bias, válvulas de pré, amplificadores operacionais caso existam, capacitores vazando DC.

Transformador de alimentação muito aquecido

Falha no isolamento entre espiras de algum indutor, primário ou secundário. Sobrecarga. Regulagem de bias equivocada. Válvulas de potência incompatíveis ou que exigem maior corrente de calefação. Exemplo: 6L6 no lugar de 6V6.

Transformador de saída muito aquecido

Tensão de bias mal regulada, falha no isolamento entre espiras de um dos indutores do transformador, impedância de carga equivocada, transformador de baixa qualidade.

*Tocar nos pinos com um objeto isolante como hashi para sushi (seco) ou semelhante.