Simulador de curvas DECCA y EMI.

La ilustración muestra dos redes que, colocadas entre un generador de audio de tensión constante y un pre-amplificador para cápsula magnética, simulan la salida que leería una cápsula ideal en un disco grabado según las normas inglesas DECCA y EMI.

Si está a nuestro alcance, es mucho mejor hacer grabar un vinilo con un barrido lineal o logarítmico en el espectro audible y a través de estas redes. Luego, medir la salida del pre-amplificador leyendo ese disco con nuestra cápsula, que estará algo alejada de una ideal.

Si la compensación es correcta en la sección correspondiente del circuito del pre-amplificador, la salida será de tensión constante en todo el rango de frecuencias.

Los componentes utilizados deberán tener tolerancias estrechas (1% - 2%) y ser de alta estabilidad.

¿Qué es la ecualización?

¿Qué se quiere decir exactamente con una compensación de 50 microsegundos ó de 100 microsegundos? ¿Cuál es su relación con la frecuencia de transición? Cuando se carga una capacitancia por medio de una resistencia, la constante de tiempo es el tiempo, medido en segundos, para que la tensión entre los extremos de la capacitancia llegue a un 63,2 % de su valor final. El tiempo en segundos resulta del producto de la resistencia en ohmnios y de la capacidad en faradios, o bien la resistencia en megohmnios y la capacidad en microfaradios. Cuando la capacidad se indica en microfaradios y la resistencia en ohmnios, la constante de tiempo resulta en microsegundos.

 Un circuito de compensación de respuesta que consista en una capacidad y una resistencia, como es muy común en audio, produce un cambio significativo en la respuesta a frecuencias (refuerzo o atenuación de graves o de agudos) cuando las tensiones entre los extremos de la resistencia y del capacitor son iguales. Esta frecuencia se llama “frecuencia límite” o “frecuencia de transición”. La amplitud de la señal en esa frecuencia ha cambiado en unos 3 dB. Si, por ejemplo, hablamos de un refuerzo o de atenuación de agudos, cuando legamos al doble de la frecuencia de transición la respuesta cambia otros 4 dB, unos 5 dB más en la siguiente duplicación u octava, y 6 dB más por cada octava sucesiva. Si la atenuación o el refuerzo fueran de graves, entonces esos cambios se harían cada vez que la frecuencia se reduce a la mitad de la inmediata anterior, en sentido descendente. Para ser más claro, supongamos que queremos reforzar agudos y que la frecuencia de transición debe ser de 2.000 Hz: en 2.000 Hz, el refuerzo será de 3 dB; a 4.000 Hz, de 7 dB; a 8.000 Hz , de 12 dB y de 18 dB a 16.000 Hz.

 La frecuencia de transición basta, entonces, para caracterizar un circuito simple de corrección de respuesta. Esa frecuencia puede calcularse con la fórmula f = 1/(2πRC). Observe que aparece la constante de tiempo RC. Si especificamos a la capacidad C en microfaradios y a la resistencia R en ohmnios y dando a π el valor aproximado de 3,1416, la fórmula se convierte en f = 159155/(RC). Esto se debe a que un microfaradio es igual a un millonésimo de faradio; luego, 1/[(1/1000000) (2 π)] = 1000000/(2π) = 159.154,57. Como C está expresado en microfaradios, la constante de tiempo resulta en microsegundos.

 Es muy común que la característica de compensación de frecuencia se exprese en función de la constante de tiempo, en lugar de la frecuencia de transición. Por ejemplo: en las curvas de igualación NAB para grabadores de cinta con carrete abierto, para las velocidades de reproducción de 18 cm/s y de 38 cm/s, la constante de tiempo vale 50 microsegundos. Calculamos la frecuencia de transición: f = 159155/50 = 3180 Hz. En esta frecuencia el refuerzo de graves llega a 3 dB, a 1590 Hz sube 7 dB, y así sucesivamente.

 Ahora, puede que nos digan que la curva de compensación tiene dos constantes de tiempo. Sea, por ejemplo, una curva de refuerzo de graves que tiene una constante de 50 microsegundos y otra de 3180 microsegundos (Por ejemplo: NAB). Esto significa que la respuesta crece 3 dB a 3180 Hz, 7 dB a 1590 Hz, 12 dB a 795 Hz, 18 dB a 397 Hz, pero que no sigue creciendo indefinidamente, sino que cae 3 dB, después de alcanzar un máximo en otra frecuencia más alta, a la frecuencia de f = 159155/3180 = 50 Hz y a partir de allí, y descendiendo en el espectro de sonidos, se estabiliza.

 Pero también una curva de compensación puede tener más constantes de tiempo, como es el caso de nuestra conocida curva RIAA, que tiene constantes de 3180, 318 y 75 microsegundos. Estas constantes corresponden a las frecuencias de 50 Hz, 500 Hz y 2122 Hz. Bien entendido: el refuerzo de graves comienza con 3 dB en 500 Hz, se nivela -unos 3 dB más abajo del máximo- en 50 Hz y la respuesta en frecuencias altas empieza a decaer 3 dB al llegar a 2122 Hz, alcanzando -12 dB a 8488 Hz y -18 dB a 16976 Hz.

Reverberación y eco con cámara Hammond

Esta imagen muestra un circuito de los años setentas. Suelo subir mis propios dibujos; siempre he respetado mucho la propiedad intelectual. En este caso incluyo este dibujo, todavía con derechos, como un homenaje nostálgico a un sitio "clásico" en el Buenos Aires electrónico. Radio Daxon era un local en la vieja calle Cangallo, hoy Presidente Perón, en el que había de todo: válvulas, transistores, gabinetes acústicos, bandejas giradiscos, kits, antigüedades. Todo se apretujaba con poca estética, pero con orden. Su dueño era un hombre -seguramente extranjero- correcto y de muy pocas palabras: "un conocido desconocido". Me contaron que murió trágicamente cuando un cigarrillo encendió el colchón sobre el que descansaba. Quizás no tuvo herederos, o ellos no sabían el valor de lo que contenía el local comercial. Lo cierto es que a la pérdida de su vida se le sumó que la mercadería fue arrojada como basura en dos contenedores. La vida, los sueños y los tesoros de un hombre pueden desaparecer en un instante.

Public address de alta calidad con 6L6.

Un amplificador calificado de "public address de alta calidad" por su diseñador: H. R. E. Johnston. Fue publicado por la revista Radio-Craft de abril de 1948. Entrega 35W RMS con menos de 1% de distorsión armónica total y una banda pasante de 15 Hz a 50.000 Hz. El nivel de zumbido está 38 dB por debajo de 0,006 W. El transformador de salida está dimensionado para entregar 50W RMS y tiene una impedancia placa a placa de 6.600 ohmnios. Un bobinado auxiliar provee 10% de realimentación negativa. Sobre su primario hay una señal máxima de 679 V pico a pico a plena potencia, que se alcanza con 76,5 V de excitación.

Amplificador 120W RMS con KT88.

Este amplificador da el mejor resultado cuando las válvulas y los componentes marcados con un asterisco están bien apareados. Por supuesto -y como siempre- si el transformador de salida es mediocre, no trabaje inútilmente. "Ningún amplificador es mejor que su transformador de salida." (Ingeniero Adolfo Di Marco, Amplificadores de Audiofrecuencias. Teoría y práctica, Arbó Editores, Buenos Aires, primera edición, 1953, página 36)

El capacitor que introduce realimentación desde las pantallas es de 600 pF, no siempre es necesario; depende, mayormente, de los aspectos constructivos del circuito asociado con la válvula de entrada. Puede ensayar el comportamiento del amplificador con o sin él.

La desconocida válvula 701A

Western Electric ha sido historicamente un contratista de la defensa de Estados Unidos de América y un proveedor de componentes electrónicos y electrotécnicos de elite.

Yo no sabía de la existencia de esta válvula, hasta que un amigo compró unas cuantas de ellas por un precio módico. Consiguió estas válvulas en un proveedor civil de electrónica de la localidad de Morón, en el Gran Buenos Aires. Estas personas tenían estas válvulas ocupando espacio y sin posibilidad de venta alguna, por lo que se las entregaron por unos pocos pesos. (Muy contentos) Por qué las tenían es un misterio: cerca hay una base aérea militar y, también, no muy lejos están los radares militares de vigilancia; pero los militares no van a la esquina a comprar válvulas.

Él sabía que eran cuatro tetrodos en una ampolla y casi nada más. Había intentado infructuosamente conseguir sus características en Internet. Yo traté de hallar algo una noche y, en efecto, no aparecía nada. Nada de nada. Si no recuerdo mal, Sergio me comentó que eran amplificadores de potencia de pulsos o de radar. Cuando me cansé de buscar con encabezados razonables, empecé a escribir "locuras". De pronto apareció algo: ¡el manual de Western Electric en formato pdf!

Inmediatamente lo guardé en mi máquina y le envié una copia a mi amigo por correo electrónico. Él preguntó sorprendido cómo había hecho. La verdad, no sé. Ese mismo día traté de repetir la hazaña y no apareció nada. Parece que estuve en el lugar apropiado en el momento justo. Como decimos acá: "Como el mago Cacarulo, lo encontré de puro mago" (si no es argentino, no intente traducir esto)

Bien, el manual dice muchas cosas. Básicamente es una válvula de alta potencia para pulsos de radar. Hay muchas curvas y características, pero en regímenes que no vienen al caso para audio.

Resumo sus principales propiedades, aquellas que puedan ser útiles para determinar sus límites o que sirvan para cálculos en amplificadores de audiofrecuencias:

Tensión de filamento: 8 V
Corriente de filamento: 7,5 A
Capacidad entre grilla y placa: 3,2 pF.
Capacidad de entrada: 56 pF.
Capacidad de salida: 11,5 pF.
Tensión pico de placa (en régimen de pulsos): 12,5 KV.
Tensión pico de pantalla (ídem): 1,2 KV.
Corriente pico en placa: 10 A.
Disipación máxima de placa: 100W.
Disipación máxima de pantalla: 15W.

También dice que Western Electric puso cuatro tetrodos 350B en una cápsula. Ahora bien, las 350B se usan en audio y valen, en el mercado estadounidense, unos seiscientos dólares cada una, sin aparear, pues son bastante escasas. Ese precio, en Argentina, equivale al salario promedio de un operario industrial sin función técnica. ¡Caritas!

Veamos sus características para un par en salida push-pull clase A1 purísima:

Tensión de placas: 270 V.
Tensión de pantallas: 270 V.
Polarización fija de grillas: -17,5 V.
Señal de audio grilla a grilla para máxima potencia: 35 V.
Corriente de placas en reposo: 163 mA.
Corriente de placas a plena salida: 212 mA.
Corriente de pantallas en reposo: 12 mA.
Corriente de pantallas a plena salida: 28 mA.
Transconductancia: 8.050 micromhos.
resistencia de placa: 50.000 ohmnios.
Carga placa a placa: 2.000 ohmnios.
Potencia nominal de salida: 20,0 W. (1)
Distorsión armónica total: 3,5%. (2)

Tensión máxima de placa, valor central de diseño: 360 V.
Tensión máxima de pantalla, valor central de diseño: 270 V.
Disipación de placa: 27 W.
Disipación de pantalla: 4 W.

Máximo resistor de grilla, polarización fija: 100 Kohmnios.
Máximo resistor de grilla, polarización por cátodo: 500 Kohmnios.
Filamento: 6,3 V 1,6 A.(una válvula)
Capacidad de entrada (una válvula): 16 pF.
Capacidad de salida (una válvula): 8 pF.
capacidad grila - placa (una válvula): 0,5 pF.

O sea, con dos 701A podemos obtener unos 65 W RMS reales (pero en clase A1) con 270 V en placas y 0,96 A de consumo en fuente de poder (25% rendimiento en placa). Considere que hay otros 120 W en los filamentos. La pregunta es: ¿Rendimiento o calidad?
(1) Esta potencia es teórica y se calcula para regulaciones perfectas, impedancias nulas de fuentes y transformador ideal.
(2) En la realidad, la distorsión estará entre este valor y su duplo, depende mucho de las características del transformador de salida y de las fuentes.

Realimentando tendríamos, digamos, 60 W RMS asegurados con 0,5% DAT y 270 V en fuente; en clase A pura y con apenas 35 V de excitación. Estoy siendo muy conservador, porque no hay ninguna información de las 701A en audio. Si bien son cuatro 350B en paralelo, sus regímenes máximos parece que han sido extedidos, pues algunas cosas fueron cambiadas en su montaje cuádruple. El fabricante informó de 2.000 horas entregando pulsos de 10 A a a 12,5 KV y expresó sus dudas acerca de mayores prestaciones, pues el alto secreto militar no les permitía a ellos enterarse de los rendimientos en la práctica. Con menos exigencias que el radar, es posible que la 701A admita mayores tensiones que la 350B sin acortar su vida útil. Así pudieran obtenerse potencias más altas.

Si consigue algunas por ahí las pagará bien poco. Las que había por acá se las llevó mi amigo.

PS: Hoy encontré una referencia en 15 minutos: http://www.alcatel-lucent.com/bstj/vol26-1947/articles/bstj26-4-818.pdf

Preamplificador para guitarra o bajo con 6HA5/EC900

He aquí un preamplificador sencillo y barato. Usa válvulas que nadie busca y por las cuales no hay que pagar un precio alto. Dos válvulas de sintonizador de televisión y una detectora y amplificadora de audio de los receptores superheterodinos. No obstante, tiene controles de refuerzo y atenuación de graves y agudos y entradas de alta y baja impedancia.

No olviden  blidar las conexiones largas y tengan cuidado de no hacer lazos de masa, para no generar zumbidos. La fuente de 200 V debe tener un muy buen filtrado y los filamentos conviene que sean alimentados por corriente continua, aunque también es posible alimentar con alterna si se disponen medios de disminución de zumbido, como potenciómetros con el punto medio conectado a unos 50 V de corriente continua.