Préamplificador de Fono Valvulado

(Por Marcelo Yared)

Segue aqui relato da “aventura” do projeto do pré de fonocaptor que fiz para um grande amigo de trabalho. Antecipo que, apesar de já ter trabalhado com válvulas termiônicas num passado distante, não sou especialista nesses circuitos e este foi o primeiro que projetei recentemente.

Demorou algum tempo, não pela complexidade, mas pela falta de tempo para, principalmente, testar e experimentar as possibilidades do circuito. Ele é inteiramente valvulado na amplificação, tem uma entrada para fonocaptor magnético e uma para equipamentos de alto nível, as duas com 47kohms de impedância de entrada.

Utilizei o circuito padrão RIAA da RCA, descrito em seu manual de válvulas, no meu caso de 1966, adicionando um buffer para a seleção das entradas.

A seleção entre as entradas é feita por uma chave de duas posições que aciona um relé. Um outo relé, acionado por um 555, coloca as saídas em mute por 11 segundos quando o aparelho é ligado; é o tempo necessário, segundo o manual da RCA, para que as válvulas estejam devidamente aquecidas. Na prática verifiquei que esse tempo é bem maior, mas com 11 segundos a emissão no catodo já está bem razoável.

Outra funcionalidade que adicionei, após terminado o projeto, foi um retardo na comutação das entradas. Ocorria um barulho muito alto quando da comutação, decorrente da alta impedância de entrada do buffer. Preferi manter a concepção original e simplesmente prover o retardo. Outro 555, um relé e alguns componentes passivos deram conta do recado. Leva 0,7 segundo para comutar, e não se ouve mais o incômodo “ploc”. Montei o circuito em uma placa pré-perfurada, apoiada na própria chave (de alavanca) seletora de entrada.

Utilizei válvulas 12AX7A, russas, da Electro Harmonix. Mesmo no buffer se saíram muito bem, considerando-se que não foram casadas nem selecionadas. Foram adquiridas seis, ficando um conjunto de reserva. Pelo que vi, não são consideradas pelos “Golden Ears” o “ó-do-borogodó” das 12AX7, mas são relativamente baratas e bem construídas, com terminais banhados a ouro.

Resolvi manter exatamente a configuração do manual, apenas reduzindo as tensões de placa, com as características técnicas do circuito da RCA, de forma a dar ao meu amigo a percepção de como eram os equipamentos da época. Em meus testes, entretanto, melhorei significativamente vários parâmetros objetivos do circuito, voltando ao original quando da entrega a ele. Combinamos que ele faria audições durante bastante tempo para formar uma opinião sobre a qualidade subjetiva (para ele, não para mim) do projeto e aí, caso não esteja satisfatória, partiremos para as melhorias objetivas, já mapeadas e testadas.

Todos as placas utilizadas são de fibra de vidro, com os devidos cuidados com as trilhas de aterramento e disposição dos componentes, que aliás, para os caminhos de sinal, foram selecionados de forma a diminuir as não linearidades e possibilidades de ruído: capacitores de polipropileno, cerâmicos NP0 e resistores de filme metálico foram largamente utilizados. Os soquetes das válvulas são de material cerâmico.

Como não pretendia montar a fonte em gabinete separado, os cuidados com zumbido tiveram que ser redobrados. A utilização de transformadores toroidais, neste caso, seria uma boa escolha, mas teria que mandar fabricá-lo, pois precisava de dois enrolamentos distintos, um para os filamentos e outro para as tensões de placa. Não quis utilizar circuitos multiplicadores de tensão. Melhorar a blindagem seria a solução utilizada. Comprei uma pequena caixa de alumínio, que cabe na caixa maior e montei a fonte dentro dela. A própria caixa serviu de dissipador para os reguladores de tensão. Tanto as tensões de placa quanto as de filamento são estabilizadas, com proteção contra excesso de corrente. Isso serve também de limitador de corrente da válvula do buffer de saída. Mesmo em caso de curto, a potência máxima de placa nunca é ultrapassada.

Essa fonte merece uma descrição à parte. A parte eletrônica funcionou muito bem, com muito boa performance; praticamente não se observam componentes de zumbido decorrentes da filtragem (120Hz). Resolvi utilizar um transformador de 12VCA por 800mA e ligar nele outro, menor, invertido de forma a obter 127VCA isolados para a alimentação das placas (comecei com 125VCC e depois aumentei para 140VCC). Isso me permitiria utilizar transformadores menores e, portanto, com menor possibilidade de interferência magnética e de vibração mecânica com o pré. A montagem ficou assim:

Entretanto, o transformador maior não conseguia manter regulação adequada (era pouco eficiente) e a performance da fonte ficava prejudicada.

Após muito pelejar, tive que abandonar essa técnica e comprei um maior, da mesma marca, desmontei-o, retirei o secundário e o refiz, enrolando um de 127VCA e outro de 15VCA.

E isso foi bom por outro motivo, pois a qualidade do isolamento entre primário e secundário era sofrível.

Observem na foto abaixo que o enrolamento é mal feito, de forma que o primário deforma o carretel plástico e foge da proteção da fita de isolamento. O resultado disso é que o secundário e o primário ficam isolados apenas pelo seus respectivos esmaltes dos fios. Funcionar ele vai, mas esse transformador poderia não passar num teste de sobrecarga que simulasse um surto na rede elétrica, decorrente de um raio, por exemplo.

Como só tinha uma unidade, não posso dizer que isso é uma falha de qualidade geral do fabricante, pois pode ter sido um caso isolado. Mas isso me diz que, nos casos de montagens do tipo, o ideal é mandar fazer o transformador com alguém de confiança, ou produzi-lo você mesmo.

Providenciei uma nova camada dupla de isolamento, com fita adequada e mergulhei o transformador num banho de verniz, para diminuir a vibração mecânica.

O resultado pode ser visto abaixo:

Remontado o circuito, a regulação ficou excelente, o que me permitiu subir a tensão de saída de 125VCC para 140VCC, trabalhando com mais tensão em placa.

Devidamente fechada, a fonte ficou pronta para ser colocada no chassis.

Definido o circuito, escolhi uma caixa de metálica com frente e fundo de alumínio, adquirida via Internet, na Solda Fria, http://www.soldafria.com.br/caixa-de-ferro-cfp-83018-80x300x180mm-p-4547.html , com preço bem em conta e bom acabamento. Troquei os parafusos originais, de fenda simples,   por outros, com fenda Allen, bem mais elegantes.

A placa principal ficou suspensa em espaçadores de borracha nas suas fixações, diminuido a transferência de vibração oriunda da fonte (muito pequena, quase imperceptível ao toque). Uma chapa de aço foi colocada entre a fonte e o pré, aumentando a blindagem magnética, pois alumínio fino não é eficiente contra esse tipo de interferência.

Todo o aterramento de sinal é centralizado em estrela nos conectores de entrada de fonocaptor e todos os conectores são isolados do painel traseiro, diminuindo a possibilidade de loops de terra.

Achei os painéis de alumínio originais um pouco finos (pouco mais que 1mm), sujeitos a deformação, assim, resolvi fazer outros com chapa bem mais grossa (3mm). O problema foi achar quem cortasse adequadamente as chapas em Brasília.

Os cortes e furos, particularmente os do painel traseiro, não ficaram perfeitos, mas foi possível melhorar bem a parte estética. No painel frontal tudo bem.

Após receber os painéis, os mesmos foram lixados com lixas de grão 150, 240, 320, 600 e 1200, na sequência, sempre no sentido da maior distância, até ficarem bem lisos. Não utilizei massa e boina pois queria o acabamento fôsco.

Após secá-las, apliquei a impressão a laser em papel glossy que fiz dos dizeres dos painéis, utilizando ferro quente e muita paciência.

No que não ficou 100%, utilizei uma caneta permanente de ponta bem fina e consegui melhorar bem a aparência geral.

Cinco camadas de verniz incolor automotivo deixaram os painéis bem bonitos e resistentes a riscos e gorduras, além de proteger contra oxidação.

O nome do aparelho foi sugestão do dono, que, por coincidência, se tornou avô no mesmo dia em que entreguei o pré para ele.

Quando perguntei qual o nome que ele gostaria de colocar no painel, ele me disse que a filha só chamava o neném, ainda na barriga, de “little dude” (ela trabalha nos EUA). Assim, adicionei o “The” ao nome e preparei o painel.

Os resultados dos testes objetivos seguem abaixo. Consideradas a tecnologia e o objetivo do projeto, são muito bons resultados. O buffer é bastante linear, como pode ser visto nas medições e os baixos componentes de zumbido mostram que a fonte, a fiação e as blindagens ficaram bem satisfatórias. A curva RIAA ficou boa e equilibrada entre os canais.

Resposta em frequência entrada Auxiliar (12Hz/60kHz -3dB a 250mV)

Resposta em frequência entrada Fonocaptor Magnético (RIAA a 3mV)

Crosstalk entrada Auxiliar (1kHz 450mV)

Crosstalk entrada Fonocaptor Magnético (RIAA a 3mV)

DHT/SNR entrada Auxiliar (1kHz a 250mV)

DHT/SNR entrada Fonocaptor Magnético (1kHz a 5mV)

Nível de zumbido e ruído com a entrada Fonocaptor Magnético em curto

 DI SMPTE entrada Auxiliar (250mV)

Observação 1: Quando fui medir a DI SMPTE na entrada Fonocaptor Magnético, tive dificuldades, pois há muito ganho em 60Hz e muita atenuação em 7kHz, por conta da curva RIAA. Eu teria que montar um filtro RIAA reverso para fazer a medida corretamente, assim, deixei-a de lado, mas, com a entrada bastante saturada, cheguei a obter algo em torno de 1%, o que é muito bom, entretanto, não é significativo como medição.

Observação 2: Observem nos gráficos de distorção e ruído o baixo nível apurado para as componentes de zumbido em 60Hz/120Hz (que fica quase sempre abaixo de -130dB!) e 180Hz. Isso demonstra o acerto na blindagem e na disposição da fiação. Com o cabo de 1,5m entre o micro e o pré, na entrada fono, o zumbido em 60Hz aumenta para algo em torno de -100dB e o de 120Hz (filtragem da fonte), continua enterrado abaixo de -130dB. Consegui isso após algumas noites revendo as ligações de terra na placa, na qual cometi alguns erros no desenho, e na fiação de terra. Vejam como ficou o fundo da placa, após as “gambiarras” (os termo-retráteis pretos protegem resistores que coloquei posteriormente para mudar a polarização das grades do buffer por conta da chave seletora, e não têm a ver com a redução do zumbido):

Observação 3: Em 1966 com certeza não havia equipamento acessível a amadores que permitisse medir ruídos de fundo nesses níveis, assim, acho que isso não seria problema se o nível geral estivesse abaixo de -60dB, o que já é bem baixo.

Por fim, meu amigo Ariosto me disse que está bastante satisfeito com os resultados sonoros obtidos, e creio que gostou também de participar da confecção do aparelho (comprou as válvulas e soquetes, a chapa de blindagem, os painéis, acompanhou a montagem etc).

O som, na curta audição que fiz na cada dele, com o pré excitando direto um Quad 99 que empurra ótimas caixas inglesas de sensibilidade alta (91dB/W ou mais), ficou muito gostoso de se ouvir. O toca discos achei lindo e excelente (um Rega P3 com cápsula Elys 2) e o conjunto não precisou de aterramento no chassis. Aliás, o Rega não tem conector, ou cabo, para aterramento.

E é isso. Um forte abraço para todos!