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[Guia de Sobrevivência – Amplificadores Valvulados] Transformadores de saída – Parte 1

Entenda o funcionamento dos transformadores de saída e sua importância para os amplificadores valvulados de guitarra.

Por Elvis Almeida e Augusto Pedrone

1- Introdução aos transformadores de saída

Guia de Sobrevivência - Amplificadores Valvulados - Guitarra - Transformadores de Saída - Parte 1Antes de adentrarmos ao tema proposto (transformadores), não poderíamos deixar de homenagear o grande cientista e inventor, verdadeiro “pai da eletricidade”, Nikola Tesla (1856-1943), sem o qual sequer estaríamos aqui hoje escrevendo sobre este assunto.

Homenagem feita, afinal, qual é a importância de um transformador de saída de um amplificador valvulado de guitarra? A resposta para esta pergunta é simples: IMPORTA MUITO NO TIMBRE!

Teoricamente, o transformador tem a única função de transformar impedâncias, porém é praticamente impossível evitar os malefícios que essa conversão invariavelmente trará. O melhor transformador é nenhum transformador, mas existem trabalhos “elétricos” que só ele pode fazer, desde o começo do século (Tesla).

Portanto, um transformador de saída mal projetado (que não considere os malefícios que a conversão de impedâncias causa) pode matar o timbre de um amplificador valvulado.

2- Como são planejados e construídos os transformadores de saída?

Feito este breve introito, cumpre destacar que o fabricante (ou projetista) de transformadores de saída, deve levar em conta, tanto técnicas construtivas para a durabilidade, quanto recursos técnicos, bem como o material usado e a forma que o mesmo é enrolado a fim de deixá-lo o mais transparente possível.

Para a fabricação dos trafos de saída para amplificadores de guitarra em geral são feito com chapas de grão orientado e grão não orientado (depende do tipo de projeto), normalmente com placas estilo E/I, pois desta forma oferecem uma certa eficiência sonora. Em geral, enrola-se primeiro o primário e depois os secundários. Os secundários são projetados de forma a oferecer a impedância de saída compatível com os alto-falantes do mercado. É comum que os trafos de saída ofereçam pelo menos duas impedâncias de saída, e nos amplificadores maiores, a grande maioria possui secundários que podem ser ligados em falantes de 16, 8 e 4 ohms.

Do ponto de vista de durabilidade, um transformador deve ser bem construído. As placas E/I por natureza são bastante resistentes, mas é importante que o enrolamento seja bem feito e acabado, para não danificar ou modificar as características pelo transporte. Também é importante que os materiais empregados sejam de qualidade, pois do contrário, um trafo por causa de aquecimento, pode entrar em curto, o que seria trágico para a seção de power do amplificador. Por exemplo, se um secundário entra em curto a relação das voltas é alterada e a impedância final também. Isto provocaria uma sobrecarga na etapa de potência, danificando profundamente o amp.

É recomendável também que os transformadores (todos eles, de saída, de energia ou choke) dos amplificadores valvulados sejam blindados para minimizar os ruídos provenientes de RF (radiofrequência) e EMI (indução eletromagnética).

Seria desnecessário falar que o cálculo das voltas dos enrolamentos (assim como a execução) também deve ser preciso para que as impedâncias estejam corretamente associadas.

Não bastasse também o transformador de saída ser de altíssima qualidade, é indispensável que o layout da montagem dos trafos nos chassis também sejam cuidadosamente planejados, tanto para higidez mecânica, quanto para minimizar os ruídos.

Ainda sobre a construção dos transformadores devemos esmiuçar os seguintes tópicos, pois também são de suma importância na construção dos mesmos:

2.1 – Isolamento

O transformador tem que suportar altas tensões entre os enrolamentos, já que temos um lado aterrado e outro submetidos a altas tensões +B em regime normal de uso. Para os momentos em que o amplificador fica sem carga (o músico esquece de ligar a caixa) o transformador sofre em seu primário o “efeito Flyback”, e terá que suportar tensões elevadíssimas (na faixa de 1KV ou mais !) – é sem dúvida a maior razão da queima deste componente.

2.2 – Tipo de chapa do núcleo

Como já dizemos acima, existem as chapas de grão não orientado (GNO) e as chapas de grão orientado (GO).

A escolha entre elas tem a ver com o custo e tamanho. A chapa GNO é vintage, o trafo fica maior, teoricamente mais barato, tem maiores perdas – como antigamente. O trafo com chapas GO fica mais caro, menor e mais eficiente.

Para uso com instrumentos musicais não podemos dizer que um é melhor que outro, já que a natureza desse uso permite alta tolerância. Mas para aplicações de maior precisão ou exigência (exemplo amps para alta fidelidade) o uso do GO torna-se necessário.

2.3 – Tamanho do núcleo e Relação POTÊNCIA X FREQUÊNCIA

O tamanho do núcleo tem relação com a potencia máxima suportada e a frequência mínima de trabalho. Quanto maior o tamanho do núcleo maior será a potência a suportada e menor sua frequência mínima de trabalho. Por isso um transformador de saída de um amp de baixo é consideravelmente maior que um para guitarra, já que este terá que reproduzir as fundamentais em uma oitava abaixo e geralmente com maior potência.

Ora, falamos sobre a importância do tamanho do núcleo e sua influência na “relação POTÊNCIA X FREQUÊNCIA”. Mas afinal o que seria esta relação.

Sobre o tema é clara a lição de Robert Megantz, vejamos:

“Os transformadores de saída são especificados pela configuração da impedância do enrolamento primário, as impedâncias do enrolamento secundário, capacidade de potência e largura de banda, ou resposta de frequência. (…)
Capacidade de potência e largura de banda estão relacionadas. Se mais potência dissipamos, a largura de banda diminui, portanto, um transformador de saída tem uma resposta de frequência especificada em uma potência também especificada. Se você diminuir a potência, aumentará largura de banda, e se você aumentar a potência, a largura de banda diminui. Esta relação é importante para amplificadores de guitarra, porque a largura de banda necessária para reproduzir um sinal de guitarra é significativamente menor do que a largura de banda necessária para a maioria das outras aplicações de áudio.
(…)
Mais uma vez, ao especificar um transformador de saída para um amplificador de guitarra, procure uma unidade que tem capacidade adequada de potência sobre a largura de banda de interesse”. (MEGANTZ, Robert. Design and Construction of Tube Guitar Amplifiers. Second Edition. TacTec Press, p. 103-104. Tradução dos autores)

Pelas claríssimas explicações de Megantz, percebe-se que um transformador subdimensionado irá matar o timbre do amplificador de guitarra, pois ao abrir o volume do amp a largura de banda irá se estreitar e o resultado final será prejudicado.

2.4 – A forma de enrolamento – o entrelace primário/secundário

O entrelace entre o enrolamento primário e o secundário é um dos determinantes da resposta do transformador aos agudos. Um transformador sem entrelace (ex transformador de força) tem resposta boa para baixas frequências e resposta decadente a medida que a frequência sobe. Já um transformador com entrelace consegue maior alcance nas altas, podendo ultrapassar os 20KHz ou mais para modelos de alta fidelidade.

O entrelace consiste em alternar trechos dos enrolamentos primário e secundário, de forma a monta-lo em camadas alternadas, de forma que o fluxo gerado no primário “envolva” de forma simétrica e completa todo o enrolamento secundário.

2.5 – Montagem do núcleo -A diferença entre SE e PP.

Amplificadores para amps de saída simples, ou Single Ended, forçam o transformador de saída a ser percorrido por corrente DC constantemente (a mesma corrente de bias do estágio de saída). Desta forma o núcleo (formado por chapas tipo E  tipo I) deve ser montado de forma a exibir um “gap”, um espaço entre essas chapas. Esse gap tem a finalidade de evitar a saturação do núcleo com a presença do DC e a queda abrupta da resposta dos graves. O lado negativo de usar um transformador com gap é a perda da sua eficiência magnética, o que leva a um tamanho maior de transformador para a mesma potência de saída.

Já os transformadores destinados a amplificadores em push pull tem suas correntes DC de bias iguais e em sentido oposto, o que gera um cancelamento e sem problemas de saturação. Assim as chapas podem ser montadas sem o “Gap” e asseguram a maior eficiência possível em seu funcionamento.

 

3 – Conclusão

Além de tudo isto, também teremos que analisar a impedância refletida, perda do núcleo, perda do enrolamento, indutância de fuga, capacitância do enrolamento, indutância do primário, equilíbrio geométrico e ainda a qualidade dos materiais e mão-de-obra empregados na execução.

Ufa! São tantas coisas que não dá para falar em apenas um artigo (risos).

Então é isso, este é uma breve sinopse do tema, que (esperamos) seja mais um pequeno norte para o guitarrista escolher melhor seus equipamentos.

Um abraço e até a próxima parte, com mais detalhes do que faz um transformador de saída ser tão importante para o timbre!