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quinta-feira, 14 de novembro de 2013

BIASMETER - medidor de polarização para válvulas

Quem monta amplificadores valvulados sabe que que um ajuste importante a ser feito nas válvulas da etapa de saída é o ajuste de bias (lê-se "baiaes" ou polarização). Esse ajuste consiste em estabelecer uma tensão negativa na(s)  grade(s) da válvula(s) para que uma certa corrente de catodo desejada seja fixada. Como essa corrente deve ser estabelecida sem que haja sinal na grade, ou seja a válvula está em repouso (mas ligada), dizemos que a corrente é quiescente. Normalmente esse ajuste ocorre mais em amplificadores com etapa de saída complementar (push-pull) onde uma ou duas válvulas conduzem um pouco mais do que meio ciclo do sinal e outra válvula (ou par) conduz a outra metade do sinal e mais um pouco (operando em classe AB). Amplificadores que usam saída em Single Ended, geralmente operam em classe A e usam uma polarização automática com um resistor de catodo, portanto não necessitam de ajuste, mesmo com a troca da válvula. Já nos push-pull, pode haver também essa configuração de polarização automática (auto bias ou cathode bias) mas nesse caso as duas válvulas complementares precisam estar casadas (matched pair) para que as correntes de catodo não sejam muito díspares, de forma que não ocorra um desbalanceamento na correntes que circulam pelos enrolamentos do transformador de saída.  Com o uso de polarização fixa (isso é com uma tensão negativa aplicada à grade de cada válvula), se pode ajustar a corrente de catodo de cada válvula de forma a obter o melhor balanceamento das correntes e fixar uma corrente quiescente de catodo para cada válvula que não a force muito (dissipação de potência), tenha flexibilidade para achar o ponto de operação correto e adequado para menor distorção e melhor rendimento.
No caso de etapa de saída com triodos, a corrente de catodo vai ser igual à corrente de placa (anodo). No caso de válvulas pentodo ou tetrodo, a corrente de catodo vai ser a soma da corrente de placa e da corrente de tela (screen ou grade 2). E essas correntes podem ser ajustadas através de trimpots que ajustam a tensão negativa aplicada às grades de controle (grade 1) das válvulas.
O melhor jeito de se medir o ajuste de polarização, é medindo-se a corrente de catodo. É um método seguro, pois não há altas tensões no catodo (que geralmente está aterrado nessa configuração). Embora pra se fazer isso com um miliamperímetro envolveria a desconexão temporária do pino do catodo e inserção do miliamperímetro no caminho para o terra, fica meio inviável e trabalhoso realizar esse procedimento a cada ajuste.  Podemos medir essa corrente indiretamente, através de um resistor de baixo valor (1 ou 10 ohms) conectado entre o catodo e o terra. Dessa forma, medindo-se a tensão contínua sobre o resistor, podemos determinar a corrente que passa por ele, pela aplicação da lei de Ohm.  A tensão medida, dividida pelo valor do resistor, nos dará o valor da corrente de catodo (se for o resistor de 1 ohm, a tensão medida em mV nos dará imediatamente o valor em mA, se o resistor for de 10 ohms, o valor em mA será o valor em mV dividido por 10).  Eu acho aconselhável a quem constrói um valvulado com ajuste de polarização fixa, sempre colocar esse resistor de catodo de baixo valor, pois facilita a medição e ajuste.
No caso de amplificadores sem esse resistor, resta usar um artifício e usar um soquete de válvula especial, onde existe um resistor interno de 1 ou 10 ohms, que inserido no lugar da válvula e esta inserida nesse soquete, permite que se faça a medição com um multímetro comum (medindo-se a tensão sobre o resistor).
Ocorre que as coisas não são tão simples assim. Na etapa com elementos complementares, geralmente é difícil se obter o perfeito balanceamento e equilíbrio nas correntes, pois o ajuste feito num lado às vezes mexe com o ajuste do outro lado, de forma que o procedimento tem que ser repetido e rechecado algumas vezes. O ideal seria fazer o ajuste das correntes de todas as válvulas simultaneamente. Dessa forma seriam necessários 2 ou 4 medidores conectados ao mesmo tempo.
Amplificadores High End, de alto preço, já tem esses medidores incorporados nos gabinetes. Mas caso não tenha (a maioria dos valvulados para guitarra não tem), seria legal ter um instrumento com vários medidores.

Como basicamente seriam necessários 4 milivoltímetros, uma ideia seria projetar um milivoltímetro com 4 canais simultâneos.  Os microcontroladores de hoje possuem vários canais para conversão analógico-digital e podem perfeitamente realizar essa tarefa. bastaria ler os valores de tensão sobre os resistores de catodo e mostrar num display (de leds ou de cristal líquido).  Um bom microcontrolador e barato e fácil de encontrar é o PIC 16F819.  Assim fiz o projeto abaixo:

O código do firmware:

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Esse medidor permite selecionar qual o valor do resistor usado e depois ele mostra os 4 valores de tensão ao mesmo tempo, de forma a facilitar o ajuste equânime de todas as válvulas.








Um comentário:

Névio disse...

Lindo esse medidor mestre!! Parabéns por mais um ótimo projeto!!