Como regular a tensão de bias?

A regulagem de bias é essencial para o funcionamento correto do amplificador. A função da tensão de polarização nós discutimos em outros textos, principalmente na discussão sobre classes de funcionamento.

Caso não possua experiência com a eletrônica de amplificadores valvulados, não efetue esta operação - leve a um técnico qualificado. Os amplificadores trabalham com altas tensões e este procedimento deve ser realizado com o amplificador ligado. É, portanto, um procedimento bastante arriscado para quem não possui qualificação técnica.

Existem várias formas de regular a tensão de bias. Discutiremos algumas a seguir, mas a priori adiantamos que as mais usadas para amplificadores de até 50W é a do metodo de desvio do transformador de saída, e para amps maiores o método do resistor sensor de corrente de catodo.

Calculando a corrente quiescente

O primeiro passo é calcular a corrente quiescente do amplificador. Esta é a corrente que percorre o circuito fonte -> transformador de saída -> válvulas de saída -> terra quando não há audio sendo amplificado. Vejamos, de forma resumida como calculá-la.

Cada amplificador possui uma classe de operação. Para a grande maioria dos amplificadores de guitarra, a classe é AB ou AB1. Porém há algumas exceções. Então a primeira etapa é consultar a classe de operação de seu amplificador.

Para cada classe a seguir, a corrente quiescente deverá ser ajustada para dissipar as respectivas potências:
Classe A 90% a 100%
Classe B 0% a 10%
Classe AB a AB1 60% a 75%
Dependendo da classe informada pelo fabricante de seu amplificador, a potência alvo deve ser consultada na tabela acima. Uma vez tendo a potência, o cálculo da corrente segue a Lei de Ohm.
P = V * I
Onde P é potência em Watts, V é a tensão em Volts e I é a corrente em Amperes. Precisamos aferir portanto a tensão +B do amplificador para determinar a corrente quiescente. Para tanto ligue o amp e meça a tensão após o retificador principal da alta tensão, imediatamente sobre o polo positivo do primeiro capacitor. Esta é a tensão que usaremos para nosso cálculo. Exemplo: Marshall JCM : Tensão +B = 500 VDC
100 Watts = 500 VDC * I
I = 100 / 500
I = 1/5 
I = 200 mA

OBS:
Iv = 50 mA (Por válvula)
Logo a corrente quiescente total em um Marshall de 100 Watts, funcionando a 500 Volts DC, é 200mA totais. Como este modelo possui 4 válvulas de saída, cada válvula conduzirá 50mA a 100% de dissipação. Sabemos que os JCM funcionam em classe AB, logo alvejamos a faixa entre 60% a 70% de dissipação. A 60% dizemos que o amp está frio, a 70% ou mais dizemos que está trabalhando quente. (Passando de 70% o amp se aproxima do funcionamento em Classe A mas pode causar danos às válvulas e ao transformador de saída.) Vamos seguir a receita mágica para o timbre dos JCM e usar a regulagem a 70%:
P = V * I
70% * 100 = 500 * I
70 = 500 * I
I = 70 / 500
I = 140 mA

OBS:
Iv = 35 mA (Por válvula.)
Pronto! Temos a corrente quiescente para o Marshall JCM 900 a 70% de dissipação, trabalhando em Classe AB. Devemos regular o amplificador para que cada válvula conduza 35mA quando não houver um instrumento ligado ao amp. Para fazer esta regulagem existem métodos distintos.

Metodo de desvio do transformador de saída

Como funciona? O amperímetro possui resistência próxima de zero. Já o transformador de saída possui resistência DCR no primário de algumas dezenas de ohms, dependendo da potência. Portanto ao fechar o curto do primário usando o amperímetro, podemos ligar a tensão +B diretamente nas válvulas através deste, e assim medir a corrente quiescente com precisão. Quando pode ser usado? Em amplificadores de até 40 ou 50 Watts. Por que não pode ser usado em amps maiores? Porque os transformadores de saída possuem baixas resistências DC em modelos de 100W ou superiores, assim o bypass do amperímetro não é capaz de desviar a maior parte da corrente. Marshall JCM 800 e 900 de 100Watts por exemplo ficarão mal regulados usando este método. Neste método não usamos a corrente por válvula, mas a corrente geral calculada para a dissipação buscada(I e não Iv no exemplo acima). Não pode haver instrumento ligado no amplificador durante este teste! Nenhuma fonte de sinal deve estar ligada ao amplificador, sob pena de danificá-lo e a seu multímetro. Em inglês este método se chama "Transformer Shunt Method" e foi popularizado por Ken Fischer(Trainwreck) em seus amps usando EL84.

Procedimento:

  • Desligue o amplificador.
  • Coloque o multímetro na função amperímetro.
  • Prenda a ponta de prova positiva na conexão do centro do transformador de saída(tensão +B da fonte)
  • Ajuste a tensão de bias para a mais negativa possível
  • Ligue o amplificador
  • Aguarde 10 a 15 segundos e observe a leitura do amperímetro.
  • Caso a corrente ultrapasse o I calculado com o bias no máximo, seu amp possui algum problema adicional. Desligue-o imediatamente e verifique a tensão de bias.
  • A corrente inicialmente deve encontrar-se próxima de zero. Lentamente gire o potenciometro de ajuste até que a corrente comece a se elevar. Lembre-se que tudo isto está sendo efetuado com o amplificador ligado, utilize apenas uma das mãos.
  • Ao subir a tensão observe atentamente o brilho da válvula. Caso qualquer das placas cinza se torne avermelhada, desligue o amp imediatamente. Se apenas uma válvula ficar avermelhada, o conjunto não está casado. Se o conjunto todo ficar vermelho, então deve-se ajustar a tensão de bias para um ponto abaixo do calculado(nesse caso o conjunto de válvulas não suporta a potência calculada). Se deixar as válvulas trabalharem vermelhas por mais que 20 a 30 segundos, estas sofrerão danos irreversíveis.
  • Ao atingir a corrente calculada anteriormente, deixe-o funcionar por 15 minutos e verifique se houve alteração. Caso haja, regule-o para a corrente calculada e deixe-o trabalhar por mais 15 minutos. Caso estabilize, desligue tudo, retire o multímetro e o amp está pronto para usar.

Metodo do resistor de catodo

Como funciona? Um resistor é colocado entre o catodo de uma das válvulas de saída e o terra do circuito, normalmente um resistor de baixa resistência. Pela Lei de Ohm temos que V = R * I, logo se usarmos um resistor de 1 OHM, temos que V = I, ou seja, a voltagem no resistor será igual à corrente! Então encontra-se frequentemente um resistor de 1R entre o catodo e o terra, o qual serve como fusível de emergência e também como auxiliar para medir a corrente de catodo. Neste método usamos Iv e não I, ou seja, a corrente por válvula e não do sistema completo. Neste método pode ser ligada a guitarra no amplificador, e pode-se ouvir o resultado enquanto se regula. No entanto, vale lembrar que as cordas da guitarra encontram-se conectadas ao terra do circuito, e que o toque entre uma das mãos nas cordas e a outra mão no circuito de alta voltagem certamente será fatal. Portanto não recomendo o uso do instrumento durante este procedimento.

Procedimento:

  • Desligue o amplificador.
  • Coloque o multímetro na função voltímetro. Se possuir escala de medição "fina", em mV, melhor.
  • Localize o resistor de catodo de uma das válvulas de saída. Este deve possuir 1 OHM(marrom, preto, preto, banda dourada)
  • Prenda a ponta de prova positiva no catodo de uma das válvulas de saída(normalmente pino 8) e a ponta negativa no terra
  • Ajuste a tensão de bias para a mais negativa possível
  • Ligue o amplificador
  • Aguarde 10 a 15 segundos e observe a leitura do amperímetro.
  • Caso a corrente ultrapasse o Iv calculado com o bias no máximo, seu amp possui algum problema adicional. Desligue-o imediatamente e verifique a tensão de bias.
  • A corrente inicialmente deve encontrar-se próxima de zero. Lentamente gire o potenciometro de ajuste até que a corrente comece a se elevar. Lembre-se que tudo isto está sendo efetuado com o amplificador ligado, utilize apenas uma das mãos.
  • Ao subir a tensão observe atentamente o brilho da válvula. Caso qualquer das placas cinza se torne avermelhada, desligue o amp imediatamente. Se apenas uma válvula ficar avermelhada, o conjunto não está casado. Se o conjunto todo ficar vermelho, então deve-se ajustar a tensão de bias para um ponto abaixo do calculado(nesse caso o conjunto de válvulas não suporta a potência calculada). Se deixar as válvulas trabalharem vermelhas por mais que 20 a 30 segundos, estas sofrerão danos irreversíveis.
  • Ao atingir a corrente por válvula(Iv) calculada anteriormente, deixe-o funcionar por 15 minutos e verifique se houve alteração. Caso haja, regule-o para a corrente calculada e deixe-o trabalhar por mais 15 minutos. Caso estabilize, desligue tudo, retire o multímetro e o amp está pronto para usar.

Metodo do adaptador para medir corrente de catodo

Como funciona? Exatamente da mesma forma que o método do resistor de cátodo, exceto que os amplificadores que não possuem este resistor, e que não desejamos modificar, podem usar um adaptador entre a válvula e o soquete, o qual contém os resistores adequados e saídas para medir as tensões. Este adaptador possui internamente resistores que permitem ler a tensão +B e a corrente de cátodo. Estas medidas são alteradas pelo conjunto de resistores neste adaptador, portanto consulte o manual do adaptador para saber a relação entre as medidas de saída e o valor aferido no amp(não costuma ser uma relação 1:1 no caso da tensão +B, visto que seria perigoso expor esta alta voltagem em um conector externo). O modelo comercial mais conhecido deste adaptador é o "Bias Rite", e alguns já possuem um multímetro anexado de modo que a leitura é automática, sem precisar converter a leitura efetuada à partir de um multímetro comum.

Metodo do "olhômetro + ouvidômetro"!

Primeiramente, devo dizer que não recomendo este método aos inexperientes, visto que pode danificar seriamente seu amplificador. Como funciona? Amplificadores para guitarra costumam funcionar em Classe A ou AB, ou seja, devem ter a tensão de polarização regulada para promover dissipação de 60 a 100% da potência do amplificador em estado quiescente. O técnico experiente eleva a tensão até causar leve incandescência nas válvulas(ultrapassou 100%) e devolve a tensão até "sentir" 70% no caso de Classe AB, ou apenas reduz levemente a tensão deixando-o próximo de 100% para Classe A. Este método pode ser criticado, porque depende do juízo do técnico, porém o bom técnico é capaz de regular qualquer amplificador para guitarra desta forma. Amplificadores de alta fidelidade e contrabaixo exigem algum cuidado adicional, mas também podem ser regulados usando as dicas visuais e a qualidade de áudio. Novamente, não recomendo este método, mas o documentamos para conhecimento do leitor.

Metodo do osciloscópio.

Como funciona? As classes de operação possuem uma "assinatura visual" de funcionamento. A forma de onda que ingressa e sai das válvulas de potência possui comportamento pré-determinado. Em Classe B, por exemplo, apenas metade exata da onda deve ser conduzida. Em Classe AB buscamos cerca de 2/3 da onda, em Classe A buscamos 100% da forma da onda original, e assim por diante. Utilizando um ligação através de capacitores e resistores, podemos aferir no osciloscópio o ponto preciso de funcionamento das válvulas de saída, observando esta assinatura. Osciloscópios de dois canais permitem analisar simultâneamente a forma de onda de entrada e aquela de saída, permitindo uma regulagem extremamente precisa. Este método é mais utilizado em equipamentos de maior precisão, como amplificadores de alta fidelidade, transmissores, radares e assim por diante. Não costumamos usar este método para regular amplificadores de guitarra, portanto não discutiremos o procedimento preciso. No entanto, é possível deduzir a forma de fazê-lo de forma intuitiva. Lembrando que a alta tensão DC dos estágios de potência pode danificar os osciloscópios mais comuns, por isso deve ser bloqueada por meio de capacitor. O método do osciloscópio exige também um gerador de sinais senoidais de boa qualidade(estável e preciso), pois a regulagem baseia-se fundamentalmente na observação da forma de onda.

Observações

Há amplificadores onde não se pode ajustar a tensão de bias. Especulo que isso ocorre principalmente para que o músico seja obrigado a adquirir conjuntos de válvulas de algum fabricante específico, as quais já vem casadas para o nível de corrente correto daquele circuito. Outros modelos de amplificadores possuem complexos circuitos de sensores para proteção das válvulas de saída, os quais exigem regulagem de bias de acordo com esse circuito sensor, entre os mais conhecidos estão alguns dos Ampeg para contrabaixo.

Voilá!

E assim, tendo concluido este passeio, você mesmo pode regular sua tensão de bias. No entanto, recomendo procurar um profissional qualificado para regular seu amplificador e realizar uma revisão preventiva, pois muitas vezes a troca de válvulas já pode ter sido decorrente de algum outro fator. Quando visitar seu técnico, pergunte a ele que método usa, pois caso tenha lido esta breve explicação você provavelmente já saberá como se faz! Mas cabe o aviso: há uma enorme distância em saber como se faz, e ter a experiência para fazê-lo sem errar, especialmente com relação a sua segurança.

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