[Tabela de Assuntos]

A página original é essa:

https://robrobinette.com/How_Amps_Work.htm

Mas eu achei que valia a pena termos uma versão em português, e à medida que eu for traduzindo, vou postar aqui no fórum.

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Como um Amplificador Valvulado de Guitarra Funciona

O guia para os que não são técnicos entenderem os amplificadores valvulados de guitarras elétricas.
Autor: Rob Robinette

Comentários, correções ou sugestões ? Envie para  robinette@comcast.net.

Você já olhou as entranhas de um amplificador de guitarra e imaginou o quê aquelas partes fazem ? Bem, eu vou levá-lo através do caminho do sinal de áudio e discutir os componentes deste amplificador de guitarra muito simples mas com um grande som, o Fender Champ 5F1. Uma vez que você entenda o simples 5F1, você será capaz de entender amplificadores mais complicados.

Amplificador 5F1 Champ


Vamos começar com o diagrama de layout feito pela Triode Electronics. Se as coisas ficarem muito complicadas, você pode voltar para esse diagrama descomplicado e limpo. Os jacks de entrada da guitarra estão em cima à direita, a placa de circuito está no centro, o transformador de força está à esquerda e as válvulas e o jack para o alto-falante estão embaixo. O transformador de saída não é mostrado.

Diagrama do layout do 5F1 Champ


Chassis do 5F1

Controles no topo, Placa de Circuito dentro, válvulas embaixo: V3 válvula retificadora à esquerda, V2 válvula de saída de potência no centro, V1 válvula pré amplificadora à direita. O transformador de força e o transformador de saída estão presos no outro lado do chassis.

Layout anotado com o fluxo de sinal e numeração dos componentes

Eu adicionei a numeração dos componentes neste layout que coincidem com os do diagrama esquemático abaixo. Seguir o fluxo do sinal neste diagrama e no esquema abaixo vai ajudá-lo a entender como este amplificador funciona.

Resumo do caminho do sinal

O caminho do sinal é mostrado abaixo usando setas laranjas. O sinal vindo da guitarra entra no jack superior direito J1 ou J2 e caminha pra baixo para a placa de circuito e depois para a válvula de pré amplificação V1A inferior direita onde o sinal passa pelo primeiro estágio de amplificação. O sinal vai então para a placa de circuito e para o controle de volume no centro superior, então volta para a válvula V1B (a outra metade da primeira válvula) para o segundo estágio de amplificação. A partir daí, o sinal de áudio volta para placa de circuito e vai para a válvula de saída de potência V2 para o terceiro estágio de amplificação. A saída da V2 vai pelo fio azul para o transformador de saída (não mostrado) para uma amplificação de corrente, e do transformador de saída pelo fio verde para o jack do alto-falante e em seguida para o falante. Eu acrescentei a numeração de componentes neste diagrama que coincidem com o esquema abaixo.

Esquema do 5F1

O caminho do sinal parece muito mais simples no esquema do amplificador. A numeração dos componentes bate com a do esquema. V1A é metade da válvula V1 e V1B a outra metade.


Tabela de Assuntos

Muito legal. Vou ler com mais calma. Valeu pela dica!!! :tup

Muito esclarecedor para nós iniciantes e quem sabe em algum tempo conseguimos construir um circuito para amplis valvulados. Devo enaltecer a iniciativa do guia, pois ele demonstra de forma clara e didática como o processo acontece. Parabéns!!!

Xformer,
Excelente material, bem didático.  Vou acompanhar, com certeza.
Excelente iniciativa.
Valeu!
(brav)

Se quiser ajuda pra traduzir to dentro...

[ATENÇÃOOs amplificadores tem grandes capacitores que armazenam carga elétrica suficiente para matar alguém mesmo quando desconectado da tomada. Se você abrir um amplificador, você deve verificar que não haja tensão alguma nos capacitores antes de começar a mexer dentro dele.]

Pessoal, uma dúvida que eu tive ao traduzir, já que não tenho muito conhecimento de música e da guitarra: no texto original ele chama as cordas de "high open E string"  e "low open E string". Eu traduzi respectivamente por  corda E (mi)  aguda solta e  corda E (mi) grave solta. Como vocês as chamam ?

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Como o Amplificador Funciona
   Entrada do sinal
   Estágio de pré amplificação
   Excitador do estágio de saída
   Válvula de potência
   Transformador de saída
   Alto-falante
   Transformador de força
Como as válvulas funcionam
A válvula retificadora
O inversor de fase diferencial
Overdrive do amplificador valvulado
Como o reverberador de molas funciona
Impedância de entrada e de saída
Transformadores de saída ultra-lineares
Circuitos equivalentes a transistor[/b]

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Como amplificadores funcionam

As guitarras elétricas geram um sinal de áudio de corrente alternada (AC). Os captadores das guitarras são pequenos geradores elétricos. Os captadores tem imãs que magnetizam as cordas metálicas da guitarra. O movimento do campo magnético que envolve as cordas geram eletricidade nas bobinas dos captadores. A bobina é simplesmente um fio de cobre esmaltado enrolado em um carretel e quando um campo magnético passa pela bobina de fio, ele gera uma tensão elétrica (pressão elétrica) e uma corrente (fluxo de elétrons) no fio da bobina.

Circuito padrão de Guitarra

O captador (Pickup) na esquerda é uma bobina indutiva que gera o sinal da guitarra. O controle de tom é um circuito RC (resistência-capacitância) que forma um filtro passa-baixas variável. O controle de tom mata as altas frequências (agudos) para o terra. O potenciômetro de volume é arranjado como um divisor de tensão.

Muitas vezes perguntam pra mim, “o que é tensão ?”. Na verdade é muito simples. Como as cargas elétricas se repelem do mesmo jeito que os pólos magnéticos iguais se repelem. Então se você colocar um monte de elétrons (cargas negativas) em uma placa de metal de uma bateria, suas cargas negativas vão se repelir mutuamente. Se você conectar um fio do terra para o terminal da bateria, os elétrons vão enxergar o fio como se fosse um cano e vão escoar pelo fio. Quando você tem excesso de elétrons, você tem tensão negativa. Quando há falta de elétrons, você tem uma tensão positiva.
Quando eu penso num fio com tensão muito positiva nele, eu imagino o fio como um cano vazio com poucos elétrons nele e muito espaço,  assim os elétrons realmente vão querer escoar pelo fio. Encoste o fio ao terra e os elétrons vão querer preencher os espaços vazios no fio com alta tensão positiva. Tensão é a força dos elétrons querendo se mover de um condutor lotado com elétrons para outro condutor com poucos elétrons e mais espaço disponível. A corrente elétrica é a medida de quantos elétrons estão fluindo através de um condutor �" quanto mais elétrons passando, maior será a corrente.
Tenha isto em mente quando pensar em circuitos de amplificação, alta tensão positiva é onde tem uma extrema falta de elétrons e o terra representa uma fonte inesgotável de elétrons. Um sinal AC de áudio de guitarra em um fio se alterna entre tensões negativas e positivas. Um sinal com tensão negativa agrupa elétrons muito perto (excesso de elétrons = tensão negativa). Na metade positiva do sinal AC da guitarra os elétrons são separados e criam uma falta de elétrons.

Captadores de Guitarra

Os fios preto e branco saindo do captador são os dois terminais de um longo fio enrolado. Um captador humbucker é simplesmente duas dessas bobinas conectadas em série.

Assim que a corda da guitarra vibra ela se move numa direção e gera uma tensão positiva na bobina do captador, quando a corda inverte a direção, a tensão é revertida e uma tensão negativa é gerada. Isso ocorre com cada vibração da corda e assim uma corrente alternada (positiva-negativa-positiva-negativa ...) gera o sinal de áudio fornecido pela guitarra. Eu vou repetir isso porque é um conceito muito importante, como a corda da guitarra se move numa direção sobre a bobina, ela gera uma tensão negativa (excesso de elétrons), quando a corda reverte a direção do movimento, a tensão inverte também e uma tensão positiva é gerada (falta de elétrons) e isso se repete a cada vibração da corda, criando um sinal elétrico de corrente alternada (AC). Esse sinal muito fraco é o que o amplificador de guitarra vai amplificar até que ele seja forte o suficiente para mover um cone do alto-falante pra frente e pra trás. O cone do falante alterna movimento pra dentro e pra fora com a corrente alternada originada pela bobina do captador da guitarra. Para cada movimento da corda da guitarra, haverá um movimento correspondente do cone do falante.

Se você desenhar o sinal de áudio da guitarra, o timbre do som da corda da guitarra é expresso como o espaçamento da onda (frequência) e o volume é expresso pela altura da onda (amplitude). Um som de alta frequência vai ter pouco espaçamento entre as ondas e um som de baixa frequência vai ter um espaçamento mais largo. No gráfico abaixo a corda E aguda está na esquerda e a corda E grave está na direita. Um som fraco vai ter ondas pequenas e um som alto vai ter ondas grandes.
A relação direta entre o movimento da corda e a eletricidade gerada na bobina do captador é chave para entender a amplificação da guitarra. Nosso amplificador de guitarra vai fazer as ondas elétricas de áudio ficarem maiores para aumentar o volume do som.
Quando múltiplas cordas são tocadas, múltiplas ondas elétricas são somadas em ondas mais complexas. Veja o pequeno vídeo no youtube do sinal de áudio no osciloscópio:

https://www.youtube.com/watch?v=Dd5dgajeIOA&feature=youtu.be.

Sinal de tensão AC de áudio da Guitarra

Fender Stratocaster conectada diretamente a um osciloscópio. Cada onda no osciloscópio é causado por uma vibração da corda. A maior tensão (pico da onda) é criada quando a corda tem maior velocidade e está se movendo diretamente sobre o captador. O ponto de tensão zero (centro do gráfico) é quando a corda para seu movimento e inverte a sua direção. O lado esquerdo do gráfico mostra uma corda E aguda solta sendo tocada seguida por um toque na E grave solta. O valor da tensão está na escala esquerda e o tempo corre ao longo da escala horizontal. A metade superior do sinal tem tensão positiva e a metade inferior tem tensão negativa. A tensão do sinal se alterna entre positiva e negativa. O espaçamento mais apertado da onda da esquerda é uma indicação de frequências e tons altos. A altura da onda é uma indicação de potência e volume. Os sinais das cordas E aguda solta mais o da E grave solta na direita é a soma dos sinais das duas cordas combinadas em uma onda complexa �" a onda da E aguda solta é escrita sobre uma grande onda da E grave solta. O cone do alto-falante vai se mover como o deste gráfico.

ATENÇÃO
Os amplificadores tem grandes capacitores que armazenam carga elétrica suficiente para matar alguém mesmo quando desconectado da tomada. Se você abrir um amplificador, você deve verificar que não haja tensão alguma nos capacitores antes de começar a mexer dentro dele.

Entrada do sinal de áudio da guitarra

O sinal da guitarra entra pelo jack de entrada J1 e caminha em direção ao resistor grid stopper R2.


O sinal de áudio de corrente alternada da guitarra, entra no amplificador pelos jacks J1 or J2. J1 é a entrada de alta e J2 é a entrada de baixa impedância, uma entrada -6dB mais silenciosa. O resistor R1 no Jack2 é o resistor de entrada. Ele fornece um caminho de retorno para a eletricidade gerada pela bobina do captador da guitarra. Ele também acrescenta 1000000 ohms na impedância de entrada para aumentar a tensão do sinal vindo da guitarra. [Informação adicional: o R1 também funciona como resistor de fuga da grade para a válvula V1A. Uma fuga na grade drena uma tensão DC indesejada para manter a tensão da grade de controle da válvula perto de 0 DC volts.] O  '1M' escrito no R1 significa que ele tem um valor de 1 mega ohms.
O sinal passa dos jacks da guitarra para os fios amarelos para os resistores R2 ou R3, que são resistores 'grid stopper'. Eles ajudam a estabilizar o amplificador removendo o sinal de frequência acima dos sinais de áudio que as pessoas conseguem ouvir. O "68K" escrito no resistor se refere ao valor de resistência de 68000 ohms. [Informação adicional: R2 e R3 também funcionam como resistores que misturam e previnem a interação entre duas entradas simultâneas como duas guitarras ou uma guitarra e um microfone. Algumas vezes você vê valores escritos como 1k5 que simplesmente significam 1,5 quilo ohms ou 1500 ohms.]


Estágio de Pré Amplificação

O sinal do resistor R2 caminha pelo fio azul em direção à grade da válvula V1A (pino 2) e depois da placa para o capacitor de acoplamento C1. A válvula V1 é dividida em duas metades idênticas A & B.


Depois de passar pelo resistor grid stopper R2, o sinal de áudio flui pelo fio azul para grade de controle da válvula de pré-amplificação, que é a entrada para a metade A da válvula de pré-amplificação (V1A). Ela é chamada de V1A porque esta é a válvula número 1 e estamos usando a metade A da válvula (ela tem dois triodos, cada metade é um triodo). A 12AX7 é o tipo de válvula que parece ser a mais popular em uso e ela tem realmente duas válvulas triodos em um tubo de vidro. A válvula de pré-amplificação amplifica o sinal de áudio e depois envia ele para a saída no pino 1 (placa) via fio vermelho para o capacitor C1, que é um capacitor de acoplamento. Capacitores de acoplamento também são chamados de capacitores de bloqueio porque eles bloqueiam a tensão DC mas permitem a passagem da tensão AC do sinal de guitarra. O 0.022µF escrito no capacitor é o valor de 0,022 micro farads (0,000000022 farads).
Como capacitores bloqueiam DC mas deixam AC passar: os capacitores na verdade são feitos com lâminas condutivas ensanduichadas mas eu gosto de imaginá-las como se tivessem uma membrana de borracha esticável que bloqueia a corrente elétrica (fluxo de elétrons). Quando a tensão é aplicada num capacitor a membrana de borracha se estica e se incha de elétrons que tentam passar através dela. Se você inverter rapidamente a tensão, um lado começa a esvaziar e o outro lado da membrana começa a inchar. Isso é o que um sinal AC de pequena tensão faz �" ela estica a membrana pra frente e pra trás e permite que os elétrons em ambos os lados dela se movimentem também, mas uma tensão contínua que força os elétrons a fluírem numa direção somente são bloqueados pela membrana.
Se você tem familiaridade com hidráulica, um capacitor de acoplamento é como um pistão em uma tubulação hidráulica. Pequenas mudanças alternadas na pressão vão fazer com que o pistão se mova pra frente e pra trás de forma que o fluído se mova em ambos lados do pistão �" assim é a forma que os pequenos sinais alternados se movem pelo capacitor.


Capacitores são feitos de duas lâminas condutoras separadas por um isolante ou dielétrico. Dielétricos usuais são: mica, polipropileno, cerâmica, papel e até mesmo óleo.
A energia de alta tensão DC (direct current = corrente contínua) usada pela válvula vem pelo resistor R5, que é um resistor de carga. Nós vamos discutir a função do resistor de carga mais adiante. O fio vermelho entre o pino 1 da válvula (placa ou anodo) e R5 possui até 250 volts DC. O fio vermelho carrega tanto o sinal de áudio AC como uma alta tensão DC que a válvula precisa. O capacitor C1 permite que o sinal de áudio AC passe por ele, mas bloqueia a tensão DC do fio vermelho.


Estágio de Volume e driver de saída

O sinal flui do capacitor C1 para o potenciômetro de volume e depois vai pelo fio azul para a grade da válvula V1B (pino 7) e depois sai pela placa (pino 6) para o capacitor C2, e depois para uma bifurcação: um caminho pelo resistor R9 e o outro caminho para o fio azul claro para a válvula de potência V2.


Depois de passar pelo capacitor C1 o sinal de áudio flui pelo fio amarelo para o potenciômetro de volume que atua como um resistor variável. Se o knob de volume estiver todo para esquerda (anti-horário) = mais resistência = menos sinal e menor tensão = menos volume. Se o knob estiver todo para direita (horário) = menos resistência = mais volume. [Informação extra: o potenciômetro de volume também funciona como resistor de fuga ou polarização da grade da V1B]
O sinal então caminha pelo fio azul até o pino 7 da válvula V1B (grade). A V1B é a segunda metade da válvula de pré-amplificação. Este segundo estágio de ganho é chamado de driver de saída porque ele aumenta o sinal ao nível adequado para a válvula de potência. O sinal de áudio deixa a válvula V1B via pino 6 (placa) e sobe pelo fio vermelho até o capacitor C2, outro capacitor de acoplamento que bloqueia DC. A alta tensão DC é fornecida para a válvula pelo resistor de carga R6. Depois de C2 o sinal se separa: pelo resistor R9, e pra baixo pelo fio azul claro para a grade (pino 5) da válvula de potência. O resistor R9 tem uma dupla função. Ele forma impedância de entrada do circuito da válvula amplificadora de potência e atua como resistor de fuga e polarização da grade.

Da válvula de potência para o transformador de saída e para o Jack do falante

O sinal deixa o pino 3 da V2 e flui pelo enrolamento primário do transformador de saída e então pelo enrolamento secundário para o jack do alto-falante.


A válvula de potência algumas vezes é chamada de válvula de saída. A V2 é o estágio final de amplificação e seu objetivo é amplificar potência (tensão x corrente) onde V1A e V1B eram focadas somente em amplificação de tensão. O sinal entra na válvula de potência pelo pino 5 (grade) e sai pelo pino 3 (placa). Ele então passa pelo tranformador de saída (OT �" output transformer) que não está mostrado no layout.
Como vimos com o captador da guitarra, o magnetismo pode ser usado para gerar eletricidade numa bobina. Você pode também fazer o contrário e passar corrente elétrica numa bobina e gerar magnetismo. O transformador de saída do amplificador usa os dois princípios para passar a corrente alternada do seu primário (entrada) para o núcleo de ferro como fluxo magnético e de novo para o secundário (saída) como corrente alternada.
Os enrolamentos do transformador de saída são realmente duas bobinas de fio. A entrada ou enrolamento primário usa a corrente elétrica que passa nela para gerar um campo ou fluxo magnético. Esse campo magnético varia de acordo com a tensão do sinal AC e é capturado pelo núcleo de ferro do transformador. O fluxo magnético capturado flui pelo núcleo e gera uma tensão e corrente no enrolamento secundário com uma mudança nos valores de acordo com a relação entre espiras dos enrolamentos primário e secundário.

Transformadores


A corrente passando pelo enrolamento primário (superior esquerdo) induz um fluxo magnético no núcleo do transformador que por sua vez induz uma tensão e corrente elétrica no enrolamento secundário. Enrole poucas voltas de fio no secundário (saída) e a tensão será menor (rebaixador) mas a sua corrente será maior. A maioria dos transformadores de amplificadores de guitarra são do tipo 'shell'  (inferior esquerdo no desenho) e feitos com núcleos de ferro magnético laminado. Os transformadores do 5F1 são mostrados na direita. O transformador de força está de lado enquanto que o transformador de saída (menor) está mostrado posicionado verticalmente. Posicionar os transformador em 90º um do outro desse jeito reduz a interferência e ruído.


Exemplo: o enrolamento primário tem 200 voltas (espiras) de fio na sua bobina e o secundário tem 100 voltas. Se aplicarmos 10 volts em corrente alternada (AC) no enrolamento primário, no secundário haverá a geração de metade da entrada ou 5 volts. A corrente vai mudar de forma inversamente proporcional. Se 1  ampere de corrente alternada for aplicada no primário, poderemos obter 2 amperes no secundário. Isso é o que o transformador de saída faz, ele diminui o sinal de tensão mas aumenta a corrente porque o alto-falante precisa de mais corrente para gerar o campo magnético e mover o cone do alto-falante.
O transformador de saída pega o sinal de alta tensão e baixa corrente do primário e (alta impedância) e transforma em sinal de baixa tensão e alta corrente (baixa impedância) através do fio azul para o jack de alto-falante. O sinal de corrente alternada flui através da bobina do falante que gera um campo magnético. O enrolamento é apenas um fio enrolado em uma bobina como mostrado abaixo. O campo magnético é atraído ou repelido pelo imã do alto-falante. Tensão positiva gera uma força magnética de repulsão e a bobina e o cone do falante colado a ela  se movem pra fora do imã, tensão negativa gera uma força magnética de atração que puxa a bobina e o cone pra dentro. O cone do falante se alterna num movimento pra dentro e pra fora de acordo com a tensão do sinal que se alterna entre positivo e negativo. Pra cada movimento da corda da guitarra haverá um movimento correspondente do cone do alto-falante.

Pessoal, uma dúvida que eu tive ao traduzir, já que não tenho muito conhecimento de música e da guitarra: no texto original ele chama as cordas de "high open E string"  e "low open E string". Eu traduzi respectivamente por  corda E (mi)  aguda solta e  corda E (mi) grave solta. Como vocês as chamam ?

Mizinha e mizona...  ;D
Ou primeira corda solta e sexta corda solta.

Continuando:

A bobina do Alto-Falante é um eletroimã

A corrente elétrica fluindo através de uma bobina de alto-falante gera um campo magnético. Quando a corrente elétrica se inverte, o campo magnético também se inverte causando atração e repulsão com o imã do alto-falante.

Esta atração e repulsão magnética movimenta a bobina e o cone colado pra frente e pra trás para criar as ondas de pressão sonora no ar que nossos ouvidos percebem como som -  o doce som da guitarra elétrica. Quando o cone do falante se move pra fora uma onda de pressão positiva no ar é criada e quando o cone se move pra dentro, uma onda de pressão sonora negativa (baixa pressão) no ar é criada. O movimento do tambor do ouvido é traduzido em atividade neural que é enviada para o cérebro onde o prazer é criado, então guitarra elétrica + amplificador = prazer).
Informação adicional:  você pode determinar o valor da impedância de um alto-falante de guitarra medindo a resistência DC em ohms entre os terminais do falante (quando desconectado do amplificador) e então multiplicá-la por 1,2. Exemplo: medimos 6,5 ohms: 6,5 x 1,2 = 7,8 ohms = falante de 8 ohms.

Alto-falante

A bobina de voz é um eletroimã que interage com o imã do alto-falante. A aranha (spider) sustenta a bobina de voz mas permite que ele se movimente pra dentro e pra fora livremente.

Informação adicional: como Microfones funcionam
Microfones dinâmicos funcionam exatamente de mod inverso ao de um alto-falante. Eles tem um diafragma, como um cone de alto-falante, que com o som  (ondas de pressão no ar) movimenta uma bobina envolta de um imã. O movimento da bobina dentro do campo magnético gera corrente elétrica no fio da bobina �" um sinal de tensão em corrente alternada.

Microfone

Quando o diafragma do microfone movimenta a bobina, gera eletricidade.

Quando alguém canta uma nota, suas cordas vocais vibram como um corda de violão. O movimento das cordas vocais criam ondas de pressão sonora no ar que atingem o diafragma do microfone e o movimentam. Lembrando de diafragmas, os tambores de nossos ouvidos são diafragmas que quando movimentados pelas ondas sonoras causam o disparo dos neurônios e se comunicam com nosso cérebro. Sim, nossos ouvidos são como microfones dinâmicos biológicos.
Quando uma onda de pressão sonora positiva atinge o diafragma do microfone ele é empurrado para dentro e uma corrente elétrica positiva (e tensão) é criada. Quando a onda sonora for de baixa pressão e atinge o diafragma, ele é puxado pra fora e um corrente elétrica negativa é criada na bobina. O microfone cria um sinal de tensão em corrente alternada similar a de um sinal da guitarra elétrica.


Realimentação Negativa

O amplificador 5F1 usa realimentação negativa (negative feedback - NFB) para reduzir a distorção, aumentar o headroom e melhorar a estabilidade, mas uma desvantagem é que ela também reduz o ganho global do amplificador. A realimentação negativa funciona pegando a tensão de saída no alto-falante e introduzindo-a de volta no caminho do sinal do amplificador antes do estágio de driver ou do inversor de fases. Um resistor de realimentação reduz a tensão para um nível adequado antes dele se somar ao sinal normal de áudio, Ela é chamada de realimentação negativa porque o sinal de realimentação é defasado de forma que quando somado ao sinal original, ele reduza a tensão do sinal de áudio.
Um fio azul vindo do jack do falante do 5F1 carrega o sinal de áudio pelo resistor R13 e injeta a realimentação no pino 8 da V1B (catodo). O resistor R13 é o resistor de realimentação e controla o nível de tensão de realimentação passada para o catodo. Ao acrescentar uma chave para o circuito de realimentação é uma modificação muito comum. Ao se desligar a realimentação tornamos o amplificador mais agressivo com distorção ocorrendo em volumes mais baixos.
Assim o principal objetivo de um amplificador de guitarra é pegar o sinal AC fraquinho do captador da guitarra e torná-la forte o suficiente para empurrar e puxar o cone do alto-falante. O amplificador também é usado para formatar o tom e controlar a distorção do sinal, nos dando um som limpo e meloso de uma guitarra de jazz ou o rugido animal de rock pesado.
A distorção é uma parte importante de um projeto de amplificador de guitarra e é a principal diferença entre um amplificador de áudio hi-fi e um de guitarra. Os amplificadores de áudio geralmente são projetados para distorção mínima absoluta.

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Fonte de alimentação

Agora que já cobrimos o fluxo do sinal, vamos voltar e analisar os outros componentes do amplificador que eu não mencionei. Tomadas de 120 volts AC (ou 100, 220 ou 240 volts AC em outros países) levam energia para o interruptor de força S1, que está localizado no potenciômetro de volume. Do interruptor os 120v AC vão para o fusível F1. Os fusíveis dos amplificadores Fender são do tipo MDL "slow blow" (ruptura lenta) ou "time delay" (de retardo) de ¼ de polegada (6mm) de diâmetro por  1 1/4 de polegada (30mm) de comprimento. O layout e esquema tem o interruptor e o fusível invertidos �" ter o fusível primeiro é preferível. O fusível é de 2 amperes de ação lenta. Ação lenta significa que ele não vai se fundir (abrir) instantaneamente quando a força é ligada e uma corrente de surto passa por ele. Uma corrente maior do que 2 amperes por mais tempo é necessária para queimar o fusível.

Informação adicional: A tensão em corrente alternada (AC) normalmente é dada em volts RMS (root-mean-square), que é uma forma de média de tensão igual a uma tensão DC. Sempre considere tensão AC como sendo RMS a menos que especificado como tensão de pico (Vp) ou pico a pico (Vpp). Nosso padrão de tomada de 120 volts AC é RMS. Você pode converter tensão RMS para tensão de pico multiplicando-se o valor  RMS por 1,414,  assim 120 volts AC da tomada são na verdade 169,7 volts medidos a partir do pico da onda até o 0V. Você pode converter a tensão de pico para RMS multiplicando-a por 0,707. Para converter a tensão RMS para a tensão pico a pico você multiplica a tensão RMS por 2,828, assim os 120 volts AC da tomada são na verdade 339,4 volts medidos do pico da onda positiva até o pico da onda negativa. Você pode converter a tensão pico a pico para tensão RMS multiplicando-a  por 0,354.
A tensão AC nos Estados Unidos oscila a 60 ciclos por segundo, que é chamado de Hertz (Hz). Os 120 volts da tomada da parede vão de zero a +169,7 volts, e depois desce através do zero até -169,7 volts, e então sobe de volta para zero 60 vezes por segundo. Esse é o ruído elétrico captado pelo amplificador que é muitas vezes chamado de hum de 60 hertz. Por que nossa eletricidade da tomada é de 60 ciclos por segundo ? Porque os geradores da companhia elétrica nos EUA giram a 60 rotações por segundo (3600 rotações por minuto ou RPM).

120 AC volts RMS (média quadrática) da tomada equivalem a 169,7 volts de pico (Vp) e 339,4 volts pico a pico (Vpp).

Informação adicional: visualizando a corrente alternada. Uma forma de visualizar como a corrente alternada funciona é pensar que o sistema de alimentação do amplificador  é como um sistema de cordas e polias. Imagine que a tomada da parede e o transformador de força do amplificador são polias. Um laço de corda representa os fios fase e neutro que são passados bem justos nas polias da tomada e do transformador.
O gerador AC da companhia elétrica é como uma mão segurando a corda de energia (fio fase) e empurrando-a pra frente alguns metros e então de repente para o movimento e puxa a corda de volta, depois empurra de novo e puxa, num padrão alternado (fazendo esse ciclo 60 vezes por segundo). Os elétrons na verdade alternam seu movimento pra frente e pra trás, revertendo o sentido através dos fios elétricos como nesse movimento da corda.
Informação adicional : os circuitos de  240 volts nos EUA usam dois fios fases (energizados) ao invés de um fio fase  simples de 120 volts e outro fio neutro. Para 240 volts, um fio “empurra” em +120 volts enquanto que o outro “puxa” em -120 volts (como se usando duas mãos, uma em cada pedaço da corda na analogia anterior), então eles alternam o puxa-empurra nos mesmos  60 ciclos por segundo para os 240 volts de energia. Certo, de volta ao amplificador. . .
Depois do fusível do amplificador e da chave interruptora On/Off, os 120V AC RMS vão para o transformador de força (power transformer - PT), pelo enrolamento primário, e então de volta para a tomada de parede via fio neutro branco. O fio branco do neutro é um fio de terra e é conectado ao mesmo terra que o fio terra de segurança que existe na instalação elétrica.
O transformador de força do 5F1 tem um enrolamento secundário de alta tensão de 325-0-325V. Isso significa que o transformador tem uma tomada central de 0 volts e simultaneamente fornece +325V AC RMS em uma das pontas do secundário e -325V AC na outra ponta (nota: o sinal positivo e negativo numa tensão AC apenas identifica que uma onda está invertida em relação a outra, já que em AC a tensão pode ser tanto positiva quanto negativa em determinados momentos), de forma que entre as duas pontas temos 650V AC (650V AC RMS = 1838 volts pico a pico). Sim, esta tensão bem alta pode matar você. Nessa tensão bem alta, o 5F1 precisa somente de no máximo 70mA para fazer funcionar o circuito do amplificador (0,070 A).
O transformador de força tem três enrolamentos secundários. O primeiro enrolamento foi discutido acima e eleva os 120V AC RMS da tomada para 650V AC RMS. Outros dois enrolamentos menores reduzem os 120V AC para 6,3V AC RMS e para 5V AC RMS (note que as tensões nos secundários do transformador sempre são AC e nossos multímetros sempre dão as medidas AC em valores RMS, não tensão de pico ou pico a pico). Os 6,3 volts são usados para acender a lâmpada piloto e ligar os filamentos de aquecimento das válvulas de potência e de pré amplificação, que vão aquecer os catodos das válvulas. Os 5 volts são usados para esquentar o catodo da válvula retificadora.
Informação adicional: quando eu aprendi pela primeira vez que o primário do transformador de força era feito de um longo fio de cobre que conectava diretamente o fio fase e o fio neutro (terra) da tomada, eu pensei por que eles não entravam em curto circuito. A razão é  que os enrolamentos primário e  secundários estão acoplados pelo núcleo de ferro do transformador. A corrente alternada que passa no primário cria um campo ou fluxo magnético que é capturado pelo núcleo. Esse fluxo no núcleo cria uma tensão alternada nos enrolamentos secundários. A carga (impedância) colocada no enrolamento secundário pelo amplificador é transferida via núcleo para o enrolamento primário. Essa impedância é que evita que haja um curto circuito.

Fiação nos Cabos de Força

Cabos de força e tomadas modernas nos EUA tem uma lâmina estreita para o fio fase (Hot �" fio preto de 120V), uma lâmina larga para o fio neutro (fio branco), e um pino arredondado ou em forma de ‘D' ´para o aterramento de segurança do chassis (fio verde de aterramento). As cores dos fios dos cabos de força às vezes não são padronizados, então use um multímetro para identificar o fio fase (energizado) e o fio neutro. Na Europa às vezes usam as letras E: Earth (aterramento de segurança), L: Line (fase) e N: Neutral (neutro) para descrever os três fios do plugue.

Os 650 volts AC do transformador de força alimentam diretamente a válvula V3, que é a válvula retificadora. A V3 é uma válvula retificadora de onda completa com duas placas que convertem a corrente alternada (AC) em corrente contínua (DC). O retificador é uma bomba de elétrons que puxa os elétrons do circuito criando uma tensão positiva (falta de elétrons = tensão positiva). A eletrônica do circuito precisa de tensão contínua (DC) para amplificar. O amplificador é alimentado por DC mas o sinal que se movimenta pelo amplificador é AC.
Do pino 8 da V3 (catodo) saem 340 volts DC e é chamado de tensão B+ ou B+1  (de uma antiga designação do positivo da bateria). Válvulas retificadoras são populares em amplificadores de guitarra devido a que chamamos de “SAG” (derrubada na tensão) uma característica dinâmica da fonte que acrescenta ao funcionamento do amplificador uma coloração nas notas e mais dinâmica. Amplificadores estéreo de alta fidelidade usam retificadores de estado sólido para reduzir o “SAG” na tensão que poderia gerar uma distorção na reprodução para o ouvinte.
A tensão B+ DC vai para o primário do transformador de saída e para três grandes capacitores de filtro e armazenamento que estão na placa de circuito C3, C4 e C5 e dois resistores de redução de tensão R10 & R11. Esses resistores e capacitores formam filtros passa baixas RC (resistência capacitância) que pegam a tensão DC pulsante da saída do retificador e suavizam-na �" quanto mais suavizada, melhor. Qualquer ondas ou ondulações restantes na fonte DC podem ser incorporadas no nosso sinal de áudio e ouvidas como hum no pré amplificador e nas válvulas de potência. Esses capacitores grandes também funcionam como reservatórios de carga elétrica (corrente) que ajudam a alimentar o amplificador durante uma demanda alta de corrente. O equivalente hidráulico de um capacitor de filtragem é um acumulador hidráulico (caixa d´água). O valor  '16µF 475V' escrito no capacitor quer dizer que o valor dele é de 16 micro farads e 475 volts de tensão de trabalho. O '10k 2W' escrito no resistor R10 é o seu valor de 10000 ohms e 2 watts potência.
Os resistores que reduzem a tensão separam a fonte do amplificador em três nodos de tensão de alimentação: B+1, B+2 e B+3. Os 340 volts DC do retificador é B+1) são reduzidos para 295 volts DC (B+2) e depois para 250 volts DC (B+3). Os 340 volts DC B+1 diretos do retificador alimenta diretamente a entrada do primário do transformador de saída que vai para a placa da válvula de potência. Os 295 volts DC B+2 são ligados ao pino 4 da válvula de potência �" a grade de screen. Os 250 volts DC B+3 são usados para alimentar as válvulas de pré amplificação. Os capacitores de filtragem e os resistores de redução também desacoplam os três nodos da fonte de alimentação para evitar interação, realimentação e oscilações entre os estágios de pré amplificação e de potência do amplificador. Sem sinal de guitarra presente na entrada, a tensão de repouso nas placas das válvulas de pré amplificação pinos 1 e 6 estará por volta de 190 volts DC depois de passar pelos resistores de carga R5 e R7.
Bem isso é o 5F1 Champ. Ele é um amplificador simples mas com um grande som. O caminho do sinal é muito parecido com a maioria dos outros amplificadores da Fender, apenas que eles podem ter mais partes. Entender bem o funcionamento do 5F1 vai ajudar a entender os outros amplificadores mais complicados.

Esquema do 5E3 Tweed Deluxe anotado

O 5E3 Deluxe é o amplificador valvulado em kit mais comum disponível. Ele usa duas válvulas 6V6GT em configuração de classe AB push-pull.

Layout do 5E3 com o fluxo do sinal e anotações
Observe como o caminho do sinal é complicado de seguir no layout comparado com o do esquema. Os jacks de entrada estão em cima �" direita, e o jack do falante embaixo no centro.

Obrigado Exformer pela aula.
:tup

Excelente>

Continuando:

O ápice do amplificadores tweed Amps, o Bassman 5F6-A de 1959 com anotações


Meu amplificador Bassman 5F6-A é o amplificador mais doce que ouvi. Veja a explicação de como o Bassman funciona em https://robrobinette.com/5F6A_Modifications.htm#How_the_Bassman_Works
Informação extra: https://robrobinette.com/How_Fender_Input_Jacks_Work.htm

Como as válvulas funcionam

Vamos começar com o invólucro de vidro cilíndrico que tem vácuo dentro. O vácuo é necessário para evitar que os eletrodos se queimem ou oxidem �" a mesma razão por qual o vácuo é necessário numa lâmpada incandescente (uma lâmpada na verdade é uma válvula de um eletrodo !). O vácuo também mantém os elétrons dentro da válvula sem colidir com moléculas de ar. No diagrama da válvula abaixo, a fonte de tensão DC da direita aplica alta tensão DC (aproximadamente 250 volts para a válvula de pré amplificação 12AX7) ao resistor de carga, o que ocasiona uma queda na tensão para a placa da válvula. O catodo da válvula está ligado ao terra, assim tem 250 volts entre a placa e o catodo. A carga positiva na placa gostaria de puxar os elétrons carregados negativamente que estão no catodo aterrado, mas os elétrons ainda não conseguem pular o espaço entre a placa e o catodo.
Uma rápida observação sobre o fluxo da corrente convencional. Em circuito elétricos negativamente carregados, os elétrons na verdade fluem do terminal negativo (-) da bateria para o terminal positivo (+) da bateria. Isso mesmo, a corrente elétrica no seu carro flui do terminal (-) da bateria pelo fio de terra, através da carcaça do carro, para o fio de terra do rádio, para o rádio e depois para o fio positivo de força de volta para o positivo da bateria. O problema é que Benjamin Franklin chutou errado a direção do fluxo da corrente e assim convencionalmente adotamos que a corrente flui do positivo para o negativo. Com as válvulas você precisa pensar no que ocorre na realidade, com os elétrons se movendo para entendê-las.

Circuito da válvula de pré amplificação

O sinal de tensão da guitarra entra na válvula pela esquerda na grade e sai pela placa. Esta válvula é um triodo que significa que ela tem três eletrodos, a grade, a placa e o catodo.


Thomas Edison descobriu quando trabalhava com uma lâmpada que se puser um fio no vácuo e aquecer o fio (filamento da lâmpada) os elétrons iriam ficar muito ativos no vácuo. A energia cinética do calor, vibraria os elétrons no fio incandescente que por sua vez expulsariam outros elétrons do fio para o vácuo dentro do vidro. Ele também descobriu que desde que cargas elétricas opostas se atraem, ele pode colocar uma placa carregada positivamente dentro do vidro para coletar os elétrons livres e criar uma corrente a partir do filamento incandescente (o catodo) através do espaço entre ele a placa. Isso  é o que chamou de Efeito Edison, que atua em uma válvula eletrônica em um sentido �" esquente o filamento e os elétrons fluem, remova o calor e o fluxo termina. É uma válvula de um sentido porque a placa não é aquecida, de forma que os elétrons não pode fluir dela para o filamento. Por isso que esses tubos com vácuo são chamados de válvulas.

Mais tarde alguém descobriu que se poderia colocar uma tela de metal, ou grade, carregada eletricamente entre o catodo e a placa para bloquear o fluxo de elétrons. Como cargas parecidas se repelem, uma grade com carga negativa (muito ou excesso de elétrons na grade) iria repelir os elétrons livres carregados negativamente tentando fluir do catodo passando pela grade em direção da placa. Mas uma carga positiva na grade (falta de elétrons) permitiria que os elétrons livres passassem através da grade. Se você flutuar a carga elétrica (tensão) na grade de controle, você faz a corrente elétrica entre o catodo e a placa flutuar também. Esse efeito é usado para amplificar o sinal, pela aplicação de um sinal fraco de guitarra na grade que controlaria um fluxo de elétrons livres muito maior entre o catodo e a placa (a placa também é chamada de anodo �" a próxima vez que insultar alguém chame-o de anodo). Com 400 volts na placa, os elétrons se movem a 38 milhões de quilômetros por hora do catodo para a placa.

Vídeo de 3 minutos sobre como as válvulas funcionam
https://youtu.be/nA_tgIygvNo
A válvula retificadora mostrada nesse vídeo é de placa simples, um retificador de meia onda (os amplificadores de guitarra usam retificadores de onda completa com placa dupla, que criam DC pulsante em 120Hz).

No amplificador valvulado Champ a V1A é a primeira válvula de pré amplificação e a V1B funciona como estágio de driver de saída. A V1A e V1B são triodos porque eles tem três eletrodos, uma grade, placa e catodo. Algumas válvulas simples como os retificadores de meia onda tem somente um catodo e uma placa e são chamados de diodos (dois eletrodos). Uma válvula com 4 eletrodos é chamadas de tetrodo. A válvula de potência do 5F1, a V2 é um pentodo com cinco eletrodos. Eu acho que você pode dizer que uma lâmpada seria um "uniodo" com apenas um eletrodo ;)

Observe que no diagrama da válvula mostrado acima, nós temos tanto um filamento como um catodo. Na maioria das válvulas o catodo é aquecido indiretamente por um fio de filamento. No diagrama de layout no topo da página, o transformador de força envia 6,3 volts  em corrente alternada  (AC) através de dois fios verdes torcidos para acender a lâmpada piloto e os filamentos de aquecimento das válvulas V1 e V2. A válvula retificadora é diferente já que o catodo é aquecido diretamente pelos 5 volts AC dos fios amarelos torcidos. Os fios são torcidos para minimizar o ruído eletrônico gerado pelo fluxo de AC passando pelos fios.

Referindo ao diagrama superior da válvula, o sinal de áudio da guitarra entra pela esquerda na tensão de entrada. O sinal passa para a grade de controle da válvula representada pela linha tracejada dentro da válvula. Como o sinal de tensão de áudio varia, a carga elétrica na grade também flutua. Como a tensão na grade flutua ela bloqueia e a potência dos elétrons fluindo entre o catodo aquecido e a placa vai flutuar de acordo com o sinal da guitarra. Quando a tensão na grade de controle fica positiva (poucos elétrons) mais corrente é permitida para passar do catodo através de grade para a placa. Quando a grade fica com tensão negativa (mais elétrons), os elétrons extras na grade repelem os elétrons que tentam passar pela grade e atingir a placa porque cargas iguais se repelem.

Nesse ponto a válvula atua como um amplificador de corrente. Pequenas variações na tensão da grade de controle são amplificados em grandes variações de corrente na placa da válvula. Lembre que a tensão é como se fosse pressão elétrica e a corrente é  a quantidade de elétrons passando. Vamos discutir mais tarde como o resistor de carga transforma o circuito de amplificador de corrente para amplificador de tensão.
Os resistores de fuga da grade, escoem as tensões DC indesejadas criadas quando os elétrons livres do catodo atingem a grade. Livrando a grade desse elétrons evita que a tensão se acumule o que poderia afetar a tensão de polarização da grade para o catodo.
Um conceito importante é entender na eletrônica com válvula é que a placa fica em alta tensão DC e simultaneamente carrega o sinal AC amplificado na saída. O sinal de áudio AC se soma e cavalga sobre a tensão DC. Isso é chamado de nível DC.

Sinal de áudio AC com nível DC

O sinal de áudio AC varia em torno do nível DC de alta tensão.

Como o resistor de carga funciona

Mais uma vez olhe para o diagrama da válvula, onde encontramos o resistor de carga R. O resistor de carga muda o circuito de amplificador de corrente para amplificador de tensão. O resistor de carga permite que uma pequena corrente elétrica na placa da válvula se transforme em uma grande variação de tensão, dessa forma criando um amplificador de tensão. O resistor de carga limita o fluxo de corrente dos 250V DC da fonte de alimentação para a placa da válvula. Quando a válvula conduz elétrons carregados negativamente para a placa carregada positivamente, a tensão sobre o resistor aumenta e a tensão na placa diminui. Se você diminuir o fluxo de elétrons do catodo para a placa, a tensão sobre o resistor de carga vai diminuir causando um aumento de tensão na placa. Parar completamente com o fluxo de elétrons faz com que a tensão nos dois terminais do resistor de carga fique igual a 250V. Não haverá corrente fluindo ali e portanto nenhuma tensão sobre o resistor de carga.
Um jeito de descrever como uma válvula é usada como amplificador de tensão é fazer analogia com uma mangueira de água. Imagine que a fonte de alta tensão seja a torneira com água sob pressão e o fio vindo da fonte para a placa da válvula seja a mangueira. Você pode simular o resistor de carga como se fosse um estrangulamento parcial na mangueira. A água passa pelo aperto mas com uma vazão menor. A pressão da água é como se fosse a tensão elétrica, o fluxo de água é a corrente elétrica e o estrangulamento é a resistência do resistor de carga.
Você pode ter alta pressão no encanamento e quando a água está fluindo o estrangulamento reduz a pressão depois dele. Há uma queda de pressão com o aperto. Agora coloque seu dedão sobre a saída no fim da mangueira �" seu dedão simula a grade de controle da válvula de pré amplificação. Se fechar o furo com seu dedão e não haverá água fluindo e a pressão na mangueira vai aumentar e se equalizar nos dois lados do estrangulamento de forma que não haverá queda de pressão no aperto. Isso simula a grade de controle parando o fluxo de elétrons do catodo para a placa = nenhuma corrente = nenhuma tensão sobre o resistor de carga.
Agora deixe que um pouco de água saia liberando  a pressão do dedão no furo e a pressão vai cair rapidamente na mangueira entre o seu dedão e o estrangulamento. Isso simula a grade de controle deixando que alguns elétrons passem para a placa. Ponha mais pressão no dedão para diminuir o spray de água e a pressão na mangueira aumenta, tire o dedão e a pressão cai. A mangueira parcialmente estrangulada causa mais queda de pressão quando pouca quantidade de água é liberada. Sem a restrição do aperto muito mais água seria liberada para conseguir a mesma queda de pressão. O resistor de carga causa uma queda de tensão maior quando pequena corrente é liberada pela grade de controle. Sem o resistor de carga, a corrente teria que ser muito alta entre o catodo e a placa para conseguir  a mesma queda de tensão.
A grade de controle da válvula libera a pressão (diminui a tensão) pelo fluxo de elétrons negativamente carregados para a placa positivamente carregada �" isso derruba a tensão no fio entre a placa e o resistor de carga. Quando a grade de controle desacelera o fluxo de elétrons a tensão aumenta no fio. Essas flutuações na tensão são o sinal de áudio amplificado da guitarra.



Válvula triodo simples na esquerda, observe a sua estrutura tubular. A 12AX7 do centro e na direita é uma válvula com dois triodos �" duas válvulas num só vidro. O pino 1 conecta-se à placa (saída), o pino 2 é a grade (entrada) e o pino 3 é o catodo (fonte dos elétrons). O pino 6 é a placa do segundo triodo, pino 7 é a grade e o pino 8 o catodo. Os pinos 4, 5 e 9 são ligados aos filamentos de aquecimento. O aro no topo da válvula é o 'Getter' que segurava o material usado para criar o flash do getter (substância parecida com um espelho que fica por dentro no topo do vidro). O flash absorve as moléculas de gás para manter o vácuo dentro do vidro. Se o flash do getter se tornar esbranquiçado, você saberá que a válvula foi contaminada com muito gás e que o vácuo deixou de existir.

Válvula de potência 6V6GT

A  6V6GT é um pentodo porque tem 5 eletrodos: catodo, placa, grade de controle (g1),grade de tela (screen g2) e um eletrodo de direcionamento do feixe de elétrons .

A grade de tela fornece uma tensão constante e positiva para atrair com mais força os elétrons do catodo. Ela também isola a grade de controle da placa o que reduz a capacitância parasita entre elas o que aumenta o ganho e a estabilidade da válvula. Alguns amplificadores tem uma chave para selecionar o funcionamento da válvula pentodo ou tetrodo em modo triodo de menor potência, ao conectar juntas a grade de tela e a placa, o que permite que a tensão na grade de tela flutue junto com a placa. Válvulas de potência sem o feixe direcionado como a EL34 não tem o eletrodo de direcionamento de feixe mas tem uma grade supressora  (g3) que é ligada diretamente ao catodo e recolhe os elétrons de alta velocidade que repiquem depois do impacto com a placa.

Pentodo de feixe 6V6GT

O eletrodo de direcionamento de feixe é  ligado ao catodo e direciona o fluxo de elétrons em um feixe para a placa. O eletrodo de direcionamento é considerado como o quinto eletrodo nas válvulas de feixe dirigido. Os fios de aquecimento são colocados dentro do catodo, que é colocado dentro da grade Grid N.1 (grade de controle), que é colocada dentro da grade N. 2 (screen), que é colocada dentro do eletrodo de direcionamento, que é colocado dentro da placa.

As válvulas são delicadas porque o espaçamento entre os eletrodos é muito pequeno e preciso: o catodo, grades e placa. Se a estrutura de suporte da válvula permitir algum movimento dos eletrodos a válvula pode se tornar microfônica. Dar um tapinha numa válvula microfônica funcionando com um lápis, vai causar vibração e mudar o espaçamento entre os eletrodos muito próximos e afetar o fluxo do sinal e poderá ser ouvido como ringing. Os fios do filamento incandescentes também podem se romper se sujeitos a pancadas. Por isso que você tem que esperar suas válvulas esfriarem antes de movimentar o seu amplificador.


De fora pra dentro: grade de supressão, grade tela, grade de controle que é enrolada em volta do catodo.

Dê uma olhada nesta página com excelentes fotos detalhadas de dentro de um verdadeiro pentodo http://www.r-type.org/articles/art-057.htm que mostra claramente as grades de controle, tela e supressora.
Assim pra recapitular, o filamento esquenta o catodo, o catodo fornece os elétrons, a placa e a tela atraem os elétrons livres mas a grade controla o fluxo �" a grade de controle é a torneira que controla o fluxo de elétrons na válvula. Coloque um sinal de guitarra na grade de controle e o sinal será amplificado.

[De volta para o primeiro estágio de pré amplificação]

De volta para o primeiro estágio de pré amplificação

Veja https://robrobinette.com/Tube_Guitar_Amp_Overdrive.htm para informação mais específica em como a distorção de overdrive é criada.

Circuitos de polarização da válvula

A V1 e a  V2 usam polarização por catodo comum, também conhecida como auto polarização. A tensão de polarização da V1A é ajustada pelo resistor de catodo R4 que está ligado ao catodo da V1 (pino 3). A polarização da V1B é ajustada por R6. A tensão de polarização em V2 é ajustada por R8. O capacitor C6 é um capacitor de bypass (desvio) que ajuda a diminuir a realimentação local e aumenta o ganho da V2. Na maioria dos amplificadores de guitarra também há um capacitor de bypass junto do resistor de polarização R4 da V1A. Acrescentar um capacitor de bypass ao R4 para aumentar o ganho é uma modificação comum para o amplificador Champ.

Para a grade de controle da válvula controlar o fluxo de elétrons entre o catodo e a placa deve haver uma diferença de tensão entre o catodo e a grade de controle. Essa diferença de tensão é o que repele os elétrons e controla o seu fluxo. O catodo está fervendo de elétrons carregados negativamente e uma grade carregada mais negativamente pode mantê-los no lugar porque as cargas iguais se repelem. Essa diferença de tensão entre o catodo e a grade de controle é chamado de tensão de polarização (bias). Válvulas em catodo comum usam a queda de tensão sobre o resistor de polarização colocado entre o catodo e o terra  para gerar a tensão de polarização.
O amplificador muito mais potente 5E3P mostrado abaixo usa um sistema de polarização ajustável fixa para fornecer a tensão de polarização. Ele é chamado de polarização fixa porque uma tensão estável é aplicada à grade de controle da válvula. Uma tensão de polarização automática por catodo vai flutuar (ela não é fixa) de acordo com o sinal de entrada. Uma polarização fixa aplica uma tensão negativa (geralmente entre -35 a -50 volts DC) nas grades de controle das válvulas de potência e os catodos são ligados diretamente ao terra em 0 volts (não há resistor de catodo). Ajustá-la para um porcentual maior da dissipação máxima da válvula de potência é considerada uma polarização quente. A tensão da grade de controle das válvulas de potência é sempre negativa em amplificadores com polarização fixa e uma polarização mais quente vai ter uma tensão da grade mais perto de zero (mais ainda negativa). Uma polarização quente para o 5F6A Bassman estaria por volta de -44V DC. Ajustar para um porcentual menor da dissipação máxima é considerada uma polarização fria e a tensão de grade terá um número negativo maior como -50V. Veja aqui para mais informação em como medir a ajustar a polarização https://robrobinette.com/5F6A_Modifications.htm#Adjust_the_Bias.


Sistema de polarização fixa ajustável

O transformador na esquerda fornece 50 volts AC para o diodo retificador. A tensão AC vai para o terminal negativo do diodo (catodo) assim 50 volts de tensão pulsante negativa estará na saída. O resistor de 1k e o grande capacitor de filtro de 50uF (suavizador) forma um filtro RC (resistor-capacitor) passa baixas para alisar os pulsos DC e o potenciômetro de ajuste de polarização ajusta a quantidade de tensão negativa DC que vai para as grades de controle das válvulas de potência. O resistor de 27k limita a polarização quente máxima, diminua-o para conseguir polarização mais quente e aumente-o para mais fria.
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A válvula retificadora V3

A válvula retificadora V3 é uma bomba de elétrons de uma direção usada para converter os 650 volts RMS AC vindos do transformador de força em 360 volts DC. Esta alta tensão AC do transformador é muitas vezes chamada de tensão HT (high tension). Observe que quando você mede entre terra e outros fios de entrada AC da válvula V3 você vai ver 325 AC volts, mas se medir entre as duas entradas AC você vê 650 AC volts. Um retificador de amplificador puxa os elétrons para fora do circuito do amplificador para criar uma tensão positiva (falta de elétrons = tensão positiva). A V3 é diferente das válvula de pré amplificação e a de potência porque ela tem duas placas, nenhuma grade e o seu filamento de aquecimento está ligado diretamente ao catodo para manter baixa a tensão filamento-catodo.
Os 650 volts em corrente alternada (AC) do transformador de força estão ligados ao pinos 4 e 6 que se conectam às duas placas. Quando a metade positiva da onda AC (+325V) carrega a placa do pino 4 positivamente, a placa do pino 6 é carregada negativamente. A carga positiva da placa no pino 4 atrai o fluxo de elétrons do catodo gerando uma corrente DC positiva no fio ligado ao catodo do pino 8 (puxando os elétrons carregados negativamente do fio de B+ conectado ao pino 8 criando uma tensão positiva no fio). Nada acontece na placa carregada negativamente no pino 6.
Em seguida a metade negativa da onda AC entra na válvula (-325V), a placa do pino 6 é carregada positivamente e atrai o fluxo de elétrons do catodo enquanto que a placa do pino 4 é carregada negativamente e não faz nada. Portanto as duas metades da onda AC são convertidas em DC o que torna a válvula V3 que é a  5Y3GT em um retificador de onda completa.

Válvulas retificadoras


A alta tensão AC flui para as placas conectadas nos pino 4 e 6. A corrente DC sob alta tensão flui pelo catodo no pino 8. Observe que a 5Y3GT na direita tem um catodo aquecido diretamente que é um catodo e filamento combinados e a GZ34 da esquerda tem um catodo e um filamento separados que estão ligados eletricamente.

Ambas tensões negativa e positiva são usadas para criar a tensão DC pulsante em um retificador de onda completa como a 5Y3 e GZ34.

Já que os catodos são diretamente aquecidos pelos 5V AC fornecidos pelo transformador de força, o catodo tem tanto 5V AC como o B+ DC de alta tensão ao mesmo tempo nele. Por isso que o enrolamento de 5V não tem uma tomada central como o enrolamento de 6,3V �" a tensão do B+ DC seria curto circuitada para o terra pela tomada central. Esse 5V AC está no fio de saída do B+ mas é filtrado pelo primeiro capacitor de filtragem.
Muitos amplificadores de polarização fixa usam um diodo único para retificar os 50V DC de tensão de polarização fixa. O diodo simples funciona como retificador de meia onda e gera uma tensão DC muito pulsada que deve ser filtrada por um resistor e um capacitor relativamente grande (filtro RC).

Retificador 5Y3GT

O catodo e o filamento são combinados.

Partes internas da válvula retificadora JJ GZ34S

As duas grandes placas metálicas da GZ34S são ocas no centro de forma que os dois catodos (tubos ocos) vão se encaixar dentro delas. A alta tensão AC é fornecida pelo transformador de força pelos pinos 4 e 6 para carregar as placas. O encaixe é apertado mas o catodo e a placa não se tocam um com o outro. Os catodos ocos tem o filamento de aquecimento inteiramente dentro deles. Os catodos aquecidos emitem elétrons carregados negativamente. Os elétrons livres são puxados para as placas carregadas positivamente. Observe os condutores grossos que ligam ambos catodos ao pino 8 de saída. Os elétrons são puxados do fio B+ através desses condutores pelo pino 8 e criam uma carga positiva nesse fio. Convencionalmente nós pensamos em energia positiva DC fluindo do catodo e saindo pelo pino 8 para a chave de standby quando na realidade os elétrons fluem no sentido contrário.


A placa horizontal e os suportes verticais seguram as placas e os catodos no lugar. O halo do getter (não mostrado) no alto da válvula funcionava só para segurar o 'getter flash' até que o flash tenha ocorrido dentro da válvula (a coloração prateada dentro do vidro). Essa capa prateada absorve as moléculas de oxigênio para manter o vácuo da válvula livre de oxigênio.


Filamentos de aquecimento dobrados duplamente são cobertos com uma fina camada isolante eletricamente e empurrados para dentro do catodo oco.
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Tudo sobre retificadores

Os retificadores dos amplificadores podem usar diodos em válvula ou de estado sólido para retificar a corrente alternada (AC) em corrente contínua (DC). Eles fazem isso agindo como válvulas de sentido único que deixam os elétrons passar só num sentido.
Os retificadores de estado sólido (diodos de silício) são conhecidos como sonoramente rígidos porque não criam muita queda de tensão o SAG como os retificadores a válvula que podem ter mais de 60 volts de queda de tensão sobre elas.
A queda de tensão é causada pelas resistências internas do transformador de força e do retificador. Isso diminui a tensão B+ do amplificador e pode suavizar a dinâmica de um amplificador enquanto que as altas tensões de retificadores de estado sólido pode fazer o som do amplificador ficar com mais punch, com mais volume e oferecer um tom grave mais apertado e com overdrive. Os retificadores de estado sólido tem queda de tensão de apenas 2 volts e o retificador com válvula GZ34 tem queda de uns 10 volts. A 5Y3 derruba até uns 60 volts.
O sag  da tensão é a queda de tensão dinâmica sobre o retificador que aumenta de acordo com o consumo de corrente e cria uma compressão do volume na saída. A compressão do volume acontece porque o alto consumo de corrente durante as notas graves fortes derruba a tensão B+ do amplificador  e assim o volume máximo é reduzido. Ao contrário, um baixo consumo de corrente nas passagens mais silenciosas criam menos sag de tensão e geram uma amplificação maior. Em amplificadores classe A e AB diferem em quanto de sag de tensão é gerado. Dado que os amplificadores classe A tem o repouso perto da corrente máxima e há menos flutuações de demanda de corrente e portanto menos sag de tensão. A queda de tensão e o sag ajudam a contribuir para um som mais quente, arredondado e vintage dos amplificadores valvulados.
Um diodo simples ou retificador valvulado de uma placa é um retificador de meia onda porque só metade de uma onda AC é convertida em tensão DC. Muitas fontes de polarização fixa usam só um diodo em meia onda para gerar a tensão de polarização das válvulas de potência. Os diodos de silício são parecidos com os retificadores valvulados de placa única já que ambos tem apenas um anodo (placa é o outro nome para o anodo da válvula). O termo diodo significa dois eletrodos (catodo e anodo). Válvulas com dois eletrodos também são chamadas de diodos.

Retificação de meia onda no circuitode polarização do amplificador

Os 50V AC são retirados do transformador de potência e enviados para o diodo simples. Ele atua como uma válvula de meia onda para converter os 60Hz AC em tensão DC pulsante negativa de 60Hz. A tensão DC de saída é negativa por causa da polaridade do diodo (se inverter o diodo poderia fornecer tensão DC positiva). Com o catodo do diodo conectado à fonte AC é gerada uma tensão DC negativa. O circuito de polarização usa a tomada central do transformador de força como caminho de retorno para a corrente.

Retificação de meia onda

Tensão de 60Hz AC entrando e tensão negatica DC pulsante de 60Hz saindo. A retificação de meia onda é ineficiente porque ela só converte metade da onda AC. Ela gera uma tensão DC muito irregular que é alisada usando um resistor e um grande capacitor que formam um filtro RC passa baixas.

Dois diodos, ou uma válvula retificadora padrão de duas placas como a 5Y3 ou GZ34, são retificadores comuns de onda completa. Elas são retificadoras de onda completa porque ambas metades da onda (positiva e negativa) são convertidas em tensão DC. Retificadores convencionais precisam de um transformador com tomada central para ter um caminho de retorno para a corrente DC que vem do amplificador para o transformador.

Retificação Convencional por diodo

Retificador de dois diodos mostrando o fluxo de corrente durante a metade positiva da onda AC. A tomada central do transformador AC fornece o retorno para a corrente que volta do amplificador. A tomada central está aterrada e em zero volts.

Retificador convencional durante a metade negativa da onda AC.

Retificação convencional com válvula

Uma válvula de retificação padrão de duas placas como a 5Y3 funciona exatamente da mesma maneira que o retificador com os dois diodos acima. Por isso que os retificadores a válvula sempre são usados com transformadores com tomada central �" as tomadas centrais são necessárias para fornecer o caminho de retorno para a corrente que vem do amplificador para o transformador.

Retificação de onda completa

Retificadores de onda completa convencionais e em ponte convertem tanto as metades positiva como a negativa da onda AC (onda completa) em tensão DC, assim ele criam DC pulsante em 120Hz. Compare este gráfico com o gráfixo de meia onda mais acima mostrando o DC pulsante em 60Hz.
Quatro diodos podem ser usados para criar um retificador de onda completa em ponte que não precisa uma tomada central no transformador de força. O retificador em ponte é muito eficiente e extrai quase o dobro da tensão de uma fonte AC com um retificador convencional

Ponte retificadora de 4 Diodos em ponte com a corrente fluindo durante  a metade positiva da onda AC

Todos quatro diodos em um retificador em ponte atuam como válvulas de um sentido que permitem que a corrente flua em apenas um sentido. Os dois diodos do lado esquerdo formam a ponte de retorno do circuito do amplificador para o transformador de força de forma que a tomada central não é necessária. Como o fluxo de corrente de saída (mostrado com flechas laranjas) é empurrado pelo transformador, o caminho de retorno (mostrado com flechas azuis) é simultaneamente puxado pela tensão negativa do transformador, assim o retificador em ponte pode extrair duas vezes a tensão de um retificador convencional de dois diodos que somente empurra a corrente porque a tomada central está aterrada em zero volts e não puxa nada.

Fluxo da corrente num retificador em ponte durante a metade negativa da onda AC

Nota: todos os desenhos nesta seção “tudo sobre retificadores” mostram o fluxo da corrente convencional (positiva) quando na realidade para criar uma tensão positiva os elétrons precisam ser removidos de um condutor (tensão + = falta de elétrons, tensão - = excesso de elétrons).
Todos retificadores devem ter um caminho de retorno para o transformador de força, porque o fluxo DC retificado é somente num sentido �" saindo do transformador. A tomada central do transformador ou o retificador em ponte fornecem o caminho de volta para o transformador (fechando assim o circuito).
Embora um retificador em ponte extraia o dobro da tensão de um enrolamento de um transformador comparado a um retificador convencional, o retificador em ponte somente fornece 62% da corrente em alta tensão. Se você isolar a tomada central de um transformador de força e substituir o retificador convencional por um retificador em ponte, ele vai gerar o dobro da tensão mas os fios do enrolamento teriam que ter uma bitola mais grossa para gerar a mesma corrente.

Guia resumido de projeto de retificadores da Hammond

Observe o retificador de onda completa com capacitor na entrada da carga na figura inferior esquerda e o retificador em ponte com capacitor na entrada da carga no meio da direita. Estes são os dois mais comuns usados em projetos de amplificadores valvulados.
Por que transformadores com tomada central não precisam de um retificador em ponte ?
Isso ficou me encucando por um bom tempo até que eu pesquisei e entendi o fluxo da corrente através dos retificadores de dois diodos (convencional) e de quatro diodos (em ponte).
Por que um transformador de força com uma tomada central permite a retificação com apenas dois diodos versus quatro necessários  naqueles sem a tomada central ? Porque a tomada central do transformador fornece um caminho de retorno para o transformador da corrente que vem do circuito. Se você usar um transformador sem a tomada central, então o retificador em ponte com 4 diodos é necessário para fornecer o caminho para a corrente voltar do circuitodo amplificador para o transformador.

Retificação convencional e sem tomada central

Sem a tomada central não há retorno para a corrente, assim isso não funciona.

Retificador híbrido sem tomada central

Para usar um transformador sem tomada central com um retificador a válvula, você pode instalar a outra metade da ponte de um retificador em ponte para fornecer o caminho de retorno para a corrente. Dois diodos 1N4007 entre os pinos das placas da válvula  e o terra farão o trabalho. A polaridade dos diodos é importante, instale os diodos com suas faixas (catodos) para o lado das placas da válvula.

Retificador híbrido sem tomada central + diodos de reserva

Os dois diodos conectados às placas da válvula são diodos de reserva de proteção contra falhas, que evitarão que AC atinja o amplificador caso a válvula falhe em um curto circuito. Ele é o equivalente a um retificador em ponte alimentando um retificador a válvula.
O circuito de 6,3V do filamento de aquecimento é diferente do circuito de alta tensão porque o circuito de 6,3V pode funcionar perfeitamente sem a tomada central. A tomada central dos 6,3V não é usado para retorno da corrente, ele somente é usado como referência de 0 volts para balancear a tensão dos dois fios do filamento. Ao se manter a tensão nos dois fios iguais ajuda o cancelamento do hum com os fios torcidos entre si. Já que o circuito do filamento é AC e não é convertido para DC, ambos fios de 6,3V atuam como de envio e de retorno. Nesses fios puramente em AC, os elétrons fluem pra frente e pra trás nas duas linhas.
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Grande figura do amplificador de potência
Os geradores da companhia de eletricidade (girando a 60Hz = 60 rotações por segundo = 3600 rotações por minuto) empurram e puxam os elétrons (corrente alternada ou AC) pelos fios até a sua tomada na parede. Você conecta o enrolamento primário do transformador de força do seu amplificador à tomada e os elétrons entram e saem do enrolamento. O núcleo de ferro do transformador captura o campo magnético (fluxo) gerado pelo enrolamento primário e induz uma tensão AC aumentada no enrolamento secundário. O enrolamento secundário é ligado às placas da 5Y3 retificadora. A cada meio ciclo, uma das placas é carregada positivamente (falta de elétrons) enquanto que a outra é carregada negativamente (excesso de elétrons). A placa carregada negativamente não faz nada, enquanto que a placa carregada positivamente puxa os elétrons do catodo e o fio do ponto B+ ligado a ele (removendo os elétrons do fio B+ cria uma tensão positiva). Durante o meio ciclo seguinte, a tensão nas duas placas é trocada. Uma placa é carregada positivamente e puxa os elétrons do catodo enquanto que a outra placa não nada. Porque a 5Y3 puxa os elétrons durante ambas metades do ciclo da onda AC, ela é um retificador de onda completa e porque ela só puxa os elétrons num sentido, é que cria a corrente DC. Um retificador com apenas uma placa e o catodo só poderia puxar elétrons durante metade do ciclo de onda AC, assim ele seria um retificador de meia onda. O diodo simples na fonte de tensão de polarização é um retificador de meia onda.

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De volta ao estágio de saída

Esquema do Fender Tweed 1959 5F6-A Bassman com anotação do caminho do sinal e funções dos componentes

O 5F6A Bassman é um verdadeiro amplificador clássico. As maiores diferenças com o 5E3 Deluxe incluem um tone stack com controles de graves, médios e agudos e um buffer para o tone stack (V2B) bem antes dele. O inversor de fase diferencial acrescenta ganho e ajuda a excitar as grandes válvulas de potência 5881 com polarização fixa com plena distorção. O amplificador também tem capacitores de filtragem/reservatório de alto valor para sustentar os graves de um baixo.
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Como o inversor de fases diferencial funciona
O inversor de fase diferencial (Long Tail Pair - LTP) também chamado de inversor de fases com catodos acoplados é o mais popular dos inversores de fase usados em amplificadores de guitarra devido à grande amplitude do seu sinal de saída e um doce tom de overdrive. Diferentemente do inversor catodino, que não amplifica o sinal, do 5E3 Deluxe, o inversor diferencial não somente cria dois sinais espelhados, como também age como um estágio de ganho, aumentando o sinal em metade do ganho que estágios de ganho comuns a triodo. Esse ganho adicional dá à saída uma maior excursão de tensão para excitar as grandes válvulas de saída para um pleno estado de distorção. O LTP é um verdadeiro amplificador diferencial e usa as duas metades de um triodo duplo (geralmente uma 12AX7 ou 12AT7).

Fluxo do sinal mostrado com flechas vermelhas. O sinal entra no inversor de fase na  grade da V3A e saí pela placa (sinal invertido) e pelo catodo (sinal não invertido). O sinal do catodo flui para o catodo da V3B onde ele é amplificado.
A V3A no esquema acima tem dupla função. Ela atua como um estágio normal de ganho (saída de sinal invertido na placa) mas também atua como seguidor de catodo (saída não invertida do sinal no catodo).
No esquema acima, o sinal de entrada AC flui pelo capacitor de acoplamento C19. O capacitor C19 mantém os 32,5V de tensão de grade DC da V3A distante do tone stack. O sinal então flui para a grade da V3A enquanto a grade da V3B é mantida com uma tensão DC constante e um capacitor C20 de desvio de AC aterra todo sinal AC para o terra.
Os catodos de V3A e V3B são ligados juntos. Todo sinal de entrada da V3B vem do catodo da V3A. Com a grade da V3B mantida constante, as flutuações de tensão no catodo da V3B alteram o fluxo de elétrons dele para a placa que criam um sinal amplificado na placa de V3B.
O R36 é o resistor comum que cria a relativa alta tensão (34V DC no Bassman) necessária para a função de seguidor de catodo da V3A. Ele também fornece um fluxo de corrente quase constante compartilhado entre os dois catodos �" se a corrente aumenta no catodo de V3A, a corrente diminui no catodo de V3B e vice e versa.
O R34 é um resistor padrão para polarizar e criar uma diferença de 1,5V entre as grades e catodos das duas válvulas.
R37 e R38 são os resistores de fuga das grades que drenam a corrente de grade DC para manter uma tensão de polarização estável entre catodo e grade.
Os resistores de carga de placa R39 e R40 tem valores diferentes para equalizar a diferença de ganho entre V3A e V3B.
O sinal de realimentação negativa que vem da tomada de 2 ohms do  transformador de saída é injetado no inversor de fase diferencial em dois pontos, entre o resistor comum R36 e o potenciômetro de presença que leva ao catodo. O sinal de realimentação também vai para a grade de V3B através de C20. O sinal de realimentação negativa na grade de V3B contrabalança o sinal na grade de V3A resultando em atenuação pela realimentação negativa.
O controle de presença (R35 e C21) remove uma quantidade variável de frequências altas na realimentação negativa. Reduzir a realimentação negativa tem  efeito de aumentar o ganho, assim reduzir as frequências altas na realimentação negativa aumenta a saída de frequências altas (C21 aterra o sinal de realimentação negativa de altas frequências AC). O aumento da capacitância de C21 vai diminuir a frequência de corte e deixar passar uma faixa maior de frequência para o terra, amplificando portanto uma faixa maior de frequências na saída do falante.
O capacitor C22 suprime as oscilações acima das frequências de áudio entre as duas placas dos triodos para ajudar a estabilizar o circuito.
Função detalhada: Quando um sinal de tensão positivo chega na grade da V3A a redução do bloqueio dos elétrons na grade permite que os elétrons fluam do catodo através da grade para a placa. Os elétrons fluindo para a placa diminuem a tensão da placa �" isso é o sinal de saída invertido e amplificado. Como os elétrons deixam o catodo da V3A, uma tensão positiva é gerada no catodo (falta de elétrons = tensão positiva) causada pela queda de tensão sobre o resistor de catodo R34. Esse sinal de tensão positiva está presente também no catodo de V3B porque os catodos estão conectados entre si. Como a grade de V3B é mantida constante em 0 volts AC, qualquer mudança na sua tensão de catodo vai criar uma diferença de tensão entre a grade e o catodo. Essa diferença de tensão altera o fluxo de elétrons vindos do catodo, através da grade para  a placa. Como o catodo de V3B fica positivo (falta de elétrons) poucos elétrons vão chegar na placa o que aumenta a tensão da placa �" esse é o sinal de saída não invertido e amplificado.

Tensões no inversor de fase do Bassman 5F6-A

Observe a diferença de tensão entre o resistor comum de junção de 32,5V e os catodos a 34V equivalendo a uma tensão normal de polarização de uma 12AX7 de 1,5V. A diferença de tensão entre as grades (22 e 23V) e o resistor de catodo (32,5V) é um erro de medição causado pelo carregamento do circuito do voltímetro. Se a diferença de tensão fosse real, a válvula estaria cortada (não conduzindo).

Como o reverberador de mola funciona

Reverberadores antigos de mola literalmente usam molas para atrasar e replicar o sinal. No esquema abaixo o sinal de áudio entra do lado superior esquerdo e ganha amplificação pelo amplificador driver do reverberador. O driver do reverberador é necessário para gerar a força suficiente para movimentar a mola do reverb.
Depois do driver do reverb, o sinal amplificado é então enviado para o transformador de reverb que troca alta tensão por alta corrente. A corrente amplificada é necessária para excitar o transdutor de entrada do tanque de reverberação. O transdutor de entrada do tanque é simplesmente um eletroimã  usado para movimentar a mola. O sinal de áudio amplificado seco flui através da bobina do transdutor que gera uma força magnética. O magnetismo gerado pela bobina faz com que o imã do transdutor se mova. As molas estão presas ao imã móvel. O movimento se propaga pela mola e causa o movimento do imã do transdutor de saída na outra ponta da mola. O movimento do imã gera o sinal de tensão molhado de reverberação na bobina do transdutor de saída. O fraco sinal molhado gerado pela bobina do transdutor de saída é então amplificado pelo amplificador recuperador e passa pelo potenciômetro de nível de reverberação e volta ao amplificador.

Circuito de reverberador de molas do '65 Princeton

O sinal da guitarra entra no lado superior esquerdo e é amplificado pelo driver de reverb (os dois estágios de uma válvula 12AT7 em paralelo) então passa pelo transformador de reverb que transforma alta tensão em alta corrente. A corrente amplificada é enviada para a entrada do transdutor do tanque de reverb (veja detalhe do tanque mais abaixo). O sinal fraco molhado do transdutor de saída do tanque é amplificado pelo amplificador recuperador e passa pelo controle de nível de reverb e volta para o amplificador de guitarra.

Detalhe do tanque de Reverb

O sinal entra no tanque pela esquerda e sai pela direita. A bobina do transdutor de entrada move o imã do transdutor que por sua vez movimenta a mola que movimenta o imã do transdutor de saída que gera o sinal de tensão de áudio reverberado na bobina de saída.

Tanque de Reverberação

Um tanque de reverberação é feito simplesmente com dois transdutores conectados por duas ou mais molas. Quanto maior o tanque, mais longas serão as reflexões de reverberação.
O tempo que leva para o movimento da mola viajar do transdutor de entrada para o transdutor de saída é o atraso de reverberação. Molas múltiplas resultam em atrasos múltiplos. O movimento original da mola não para na realidade no transdutor de saída. Uma onda decrescente é refletida de volta ao longo da mola em direção ao transdutor de entrada, repica e retorna de forma enfraquecida para o transdutor de saída, gerando múltiplas reflexões de reverberação decrescentes.

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Como transformadores de saída ultralineares funcionam

Se você alimentar as grades de tela (screen ou g2) a partir da tomada central do transformador de saída (B+) as válvulas funcionarão como pentodos normais já que a tensão da grade de tela será fixada em B+.
Mas se você alimentar as telas com as pontas do enrolamento primário do transformador de saída (mesma tensão das placas das válvulas), a válvula vai funcionar como se fosse um triodo porque as tensões das placas e das telas vão flutuar juntas.
As tomadas ultra-lineares de um transformador de saída estão no meio do caminho entre a tomada central e as pontas do enrolamento primário, dessa forma as válvulas vão funcionar como híbridas de triodo-pentodo. A tensão da tela vai flutuar com as placas mas com muito menos amplitude. Isso resulta em uma amplificação mais linear (menos distorção do sinal limpo) e é extensivamente usada em amplificadores de áudio estéreos.
O modo ultralinear é uma mudança fundamental em como uma válvula de potência opera que ela afeta tanto o tom limpo como em overdrive do amplificador. Alguns amplificadores Fender Silver Face usam modo ultralinear e eles tendem a ter mais volume, limpos e uma excelente plataforma para pedais.
Esse diagrama do Richard Kuehnel http://www.ampbooks.com/mobile/books/power-amps/ mostra as tomadas ultralineares conectadas às telas das válvulas de potência:

O problema é que a operação ultralinear reduz a distorção das válvulas de potência que geralmente soam melhores do que a distorção de pré amplificação. Isso muda o equilíbrio entre a distorção do pré e do amplificador de potência, favorável ao de pré o que não é uma boa coisa.
Você pode simplesmente ignorar as tomadas ultralineares de um transformador de saída, desconectando-as e isolando-as e alimentando as grades de tela como amplificadores de guitarra normais com um filtro RC ou um choque entre o ponto da tomada central do transformador de saída e o ponto da grade de tela.
Você também pode colocar a conexão da grade de tela com uma chave e alimentá-la pelas tomadas ultralineares ou com a ligação à tomada central. Use o modo ultralinear para um headroom limpo e para usar com pedais de efeito de alta saída, ou usar o modo normal para uma distorção maior das válvulas de saída.
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Ponte entre a impedância de entrada e de saída

Levei muito tempo para entender porque as impedâncias de entrada e de saída são importantes. Aqui minha explicação simples.
A impedância é somente um fator em circuitos de corrente alternada (AC). A impedância é feita de três coisas que impedem ou restringem o fluxo da corrente alternada: resistência, capacitância e indutância. Um sinal de impedância baixa tem uma tensão relativa baixa mas uma corrente alta e um sinal de impedância alta tem alta tensão e baixa corrente. Você pode pensar em um sinal de baixa impedância como se fosse um rio devagar mas profundo e um sinal de alta impedância como se fosse um rio raso mas com uma fluxo rápido de água.
O teorema da máxima transferência de potência diz que para transferirmos a máxima quantidade de potência de uma fonte (guitarra) para uma carga (amplificador) a impedância da carga deve ser igual à da impedância da fonte (também conhecido como casamento de impedâncias). Lembre que potência = tensão x corrente.

O casamento de impedâncias é usado no circuito de saída de potência onde a impedância de saída das válvulas de potência é casada com a impedância do alto-falante através do transformador de saída. Mas na entrada de sinal do amplificador nós não estamos preocupados com a máxima transferência de potência, nós queremos a máxima transferência de tensão porque uma guitarra elétrica gera um sinal de tensão AC �" a variação da tensão é o sinal de áudio. Nós não ligamos na verdade para a corrente gerada pela bobina da guitarra, é a variação da tensão na bobina que será amplificada pela válvula de pré amplificação. Já que favorecemos a tensão e não a corrente, podemos usar um descasamento de impedância para favorecer a transferência de tensão e não de corrente. Esse descasamento proposital de impedância reduz a corrente da guitarra mas aumenta a tensão do sinal que o amplificador recebe.

Impedância de saída da Guitarra & Impedância de entrada do amplificador

Circuito da guitarra a esquerda e entrada do amplificador a direita.
No diagrama acima, a bobina do captador da guitarra gera um sinal de tensão. A impedância de saída da bobina do captador é feita da resistência do fio da bobina, dos controles de tom e volume, mais a capacitâncias e indutâncias do circuito da guitarra. A bobina do captador é ligada ao jack de entrada do amplificador. Como não podemos controlar a impedância de saída da guitarra, nós podemos maximizar o sinal de tensão tornando a impedância de entrada do amplificador a maior possível, preferencialmente 10 ou mais vezes maior do que a impedância de saída da guitarra (regra do 10).

Uma alta impedância de entrada reduz o fluxo de corrente através do amplificador mas aumenta o nível de tensão do sinal. Ela também reduz a distorção porque a bobina da guitarra pode fornecer menos corrente. Isso é chamado de interface de alta impedância e é muito usada em circuitos eletrônicos de áudio. O resistor de entrada R1 no jack 2 do amplificador 5F1 dá a alta impedância para aumentar o sinal de tensão da guitarra.

O mesmo princípio se aplica entre os estágios do amplificador. O estágio de saída driver da válvula V1B envia o sinal de tensão da guitarra para a válvula de potência V2. A saída de baixa impedância da válvula driver e a alta impedância da válvula de potência aproveita mais o sinal de tensão. É isso que o resistor R9 )resistor de grade da válvula de saída) faz, ele adiciona a alta impedância à válvula de driver V2.

De volta ao sinal de saída

Descasamento de impedância entre a válvula de potência e o alto-falante
Como mencionei anteriormente, para obter a máxima potência de um amplificador, a válvula de saída e o falante devem casar suas impedâncias. Mas o que acontece ser elas não forem casadas

Descasamento para menor

Se o seu transformador de saída foi projetado para um falante de 8 ohms e você conectá-lo a um falante de 4 ohms (carga de 4 ohms), então a impedância vista pela placa da válvula de potência diminui o que aumenta a corrente de placa. A válvula de saída será estressada pela corrente maior de placa de forma que a vida útil da válvula de saída será diminuída. Isso é especialmente verdadeiro no caso de amplificadores classe A porque eles repousam perto do valor máximo do fluxo de corrente. Já que a corrente de repouso da placa fica perto do máximo, a  fonte de alimentação também funciona perto da saída máxima, assim a válvula retificadora e o transformador de força também vão funcionar mais quentes. A eficiência da filtragem da fonte também é reduzida já que a demanda de corrente aumenta o hum e o ruído pode aumentar também, especialmente em amplificadores classe A. O aumento do hum pode causar notas fantasmas que são originadas pelo hum interagindo com as notas musicais criando falsos tons harmônicos.

Já que a válvula de potência (saída) e o transformador não são acoplados para eficiência máxima, um pouco da corrente de placa se converte em calor dentro do transformador de saída, dessa forma ele trabalha mais quente.

Muitos amplificadores combo vintage da Fender tem um jack auxiliar de falante que é ligado em paralelo com o falante embutido. Ao plugar um falante com a mesma impedância do falante embutido, o externo vai diminuir a carga de falantes pela metade em um descasamento um degrau abaixo. A Fender projetou seus transformadores de saída para aguentar isso e são considerados seguros.

Mas existem dois melhoramentos sonoros possíveis com o descasamento da válvula com o falante a menor. A distorção doce de segunda harmônica na válvula de saída aumenta e as distorções indesejadas de terceira harmônica diminuem dramaticamente. Por isso que vale a pena experimentar com diferentes impedâncias de falantes, você pode gostar do tom delas.

Descasamento a maior

Se você conectar um falante de 16 ohms em um transformador de saída de 8 ohms, a impedância vista pela placa da válvula de saída aumentará e a corrente de placa diminuirá o que pode aumentar a vida útil da válvula, especialmente em amplificadores classe A. Isso diminui a corrente de placa e a demanda por corrente da fonte e do transformador de força e ele vai funcionar mais frio. A eficiência da filtragem da fonte será maior já que a demanda de corrente diminui, assim o hum e o ruído devem diminuir, especialmente em amplificadores classe A. A diminuição do hum deve ajudar a prevenir o aparecimento das notas fantasmas.

Já que a válvula de saída e o transformador não estarão acoplados para máxima eficiência, a potência de saída do amplificador é reduzida em aproximadamente 12% e um pouco da corrente de placa vai causar aquecimento dentro do transformador de saída, assim ele vai trabalhar mais quente.

Nós teremos o oposto dos melhoramentos sonoros de um descasamento de impedância a menor: a distorção doce da segunda harmônica diminui e a distorção ruim da terceira harmônica vai aumentar.

O problema é que com um descasamento de impedância maior é que a tensão de flyback gerada no transformador de saída  pode causar danos nas válvulas de saída e no próprio transformador de saída. Os picos de tensão de flyback podem causar centelhamento entre os pinos da válvula de saída ou queimar o fino esmalte isolante da fiação do enrolamento do transformador. Isso não é normalmente preocupante quando fazemos um descasamento de um degrau quando usamos um falante de 8 ohms com uma saída de 4 ohms do transformador, a menos que o transformador seja porcaria ou muito velho. Mas usar a saída de 4 ohms com um falante de 16 ohms pode gerar tensões flyback muito altas quando usamos o amplificador com um volume perto do máximo.

Se o seu transformador de saída ou de força funcionarem muito quentes com saída do transformador e falante casados, então fazer o descasamento deles é mais arriscado. Em resumo, quanto maior for o descasamento a menor, mais estressado seu amplificador vai funcionar, e quanto maior for o descasamento a maior mais chance de você queimar seu transformador de saída e as válvulas de potência.Um descasamento a menor é normalmente mais seguro que um descasamento a maior.

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Circuitos equivalentes com Transistores
Aqui tem dois circuitos com transistores que parecem e funcionam muito semelhantemente com os circuitos de amplificação valvulados. O primeiro é o amplificador com emissor comum a transistor.


Circuito amplificador com válvula triodo em cima, amplificador emissor comum a transistor embaixo. Remova o resistor R2 do transistor e o circuito parece igual ao valvulado. Os dois circuitos servem exatamente para a mesma função

A grande diferença entre os dois circuitos amplificadores é a adição de um resistor extraR2. Os resistores R1 e R2 formam um divisor de tensão que ajusta a polarização do circuito. Os resistores Rc e Re determinam o ganho do amplificador e a corrente máxima. O capacitor Ce é um capacitor de bypassa padrão para aumentar o ganho. Os capacitores C1 e C2 são os capacitores de acoplamento padrão.

Aqui é o seguidor de emissor a transistor. Ele relembra um seguidor de catodo valvulado:


Seguidor de catodo a triodo em cima, seguidor de emissor transistorizado embaixo. Retire o resistor R1 do transistor e esse circuito parece com um seguidor de catodo valvulado. Os dois circuitos tem a mesma utilidade.
Novamente, a grande diferença entre o circuito valvulado e o transistorizado é o acréscimo do resistor R1. Os resistores R1 e R2 formam um divisor de tensão que determina a polarização do circuito. Um seguidor de emissor a transistor pode facilmente ser usado para implementar um buffer para tone stack ou buffer para loop de efeitos porque eles não precisam de um aquecedor de catodo.

Excelente tópico xformer!

Muito obrigado por compartilhar sua tradução do material.

Parabéns!

 [beer]