AMPLIFICADOR DE AUDIO A TRIODOS (I)

Me considero un apasionado de la electrónica retro, especialmente de los amplificadores a válvulas de vacío, no hay más que echar un vistazo a mi avatar para intuirlo. Para los que desconozcan la simbología electrónica más antigua les diré que se trata de la representación esquemática de un triodo de caldeo indirecto.

No todos los diseños de estos aparatos son de primer orden (como todo en la vida, hay calidades y cualidades), algunos no rendirán adecuadamente por estar mal emparejados con sus cajas acústicas, otros por tener las válvulas desequilibradas o gastadas...Debo decir que para estar a su máximo nivel funcional necesitan finos ajustes y mantenimientos periódicos, pero créanme que merece la pena. La calidez, naturalidad, suavidad, y en algunas ocasiones "la fuerza" subjetiva percibida están a mi modo de ver a un nivel difícil de alcanzar por las amplificaciones de estado sólido, quien haya tenido la ocasión  de asistir a audiciones configuradas con estos elementos en óptimas condiciones sabrá perfectamente de lo que estoy hablando. De todas formas no es mi deseo el entrar en discusiones de cuales son mejores, cada mundo tiene sus defectos y sus virtudes, en ambos existen referencias absolutas...pero vuelvo a reiterar que la sensación que me transmiten algunos de estos  "lamparitas" es de sonido sobrenatural.

Un proyecto que tenía en mente desde hacía tiempo era el de construirme un amplificador de audio con válvulas termoiónicas, pero: la dedicación que requiere, la disponibilidad de componentes de calidad, la documentación y preparación del diseño, etc. fueron postergando su desempeño.

Para abrir boca voy a realizar un pequeño y sencillo montaje a modo de ejercicio, sombra del que en su día, si es posible, será mi amplificador de audio "simplemente" estereofónico (como debe de ser), al que dedicaré tiempo y todo mi afán.

El Audión, inventado por Lee de Forest en 1906, fue el primer "triodo".

Existen infinidad de configuraciones en cuanto a la topología final de salida y al tipo de vávula empleada. Los más puristas optan por los triodos de caldeo directo con tasa cero de realimentación y arquitectura "Single-Ended (SE)", lo más usual es que tenga un solo triodo para cargar el transformador de salida de audio, aunque en algunas ocasiones se añaden otros del mismo tipo en paralelo para incrementar su  potencia de salida. Otra opción muy empleada es la disposición en "Push-Pull", siempre trabajando en clase A, para ofrecer el máximo grado audiófilo. Por último existe una configuración en la que no se emplea transformador de impedancias, son las llamadas OTL, pero solo es factible su desempeño con tubos que posean una baja resistencia de placa, como por ejemplo la 6AS7, 6C33C, 6080, etc. lo que nos permite poder atacar una caja acústica de relativa alta Z (16Ω o más, incluso algunos ejemplares pueden manejar hasta 4Ω) sin necesidad de transformador. Las disposiciones anteriores se pueden diseñar tanto con triodos como con tetrodos/pentodos, incluso estos últimos pueden funcionar de modo similar a un triodo, para ello simplemente se conecta la rejilla pantalla al ánodo, pero mi opinión es que una EL34 jamás se aproximará a una buena 300B.

De todas las opciones que exixten, quizás las más versátiles (buscando un compromiso entre calidad, rendimiento, tamaño compacto, etc.) sean las etapas Push-Pull en clase AB1 con tetrodos/pentodos de potencia como los EL34, 6550, KT88, KT90, 6L6...Sin lugar a dudas, ésta será la opción que emplee para construir el mio cuando todo esté dispuesto. De todos modos, existen el el mercado una gran variedad de marcas y modelos para todos los gustos y bolsillos que seguro serán capaces de convertir  la música en un auténtico placer.

Os voy a poner unos ejemplos del buen hacer de los artesanos que se dedican a frabricar estas maravillas:

Jadis. Para los adeptos a este mundo es una de las marca de referencia. La fotografía muestra una pareja del modelo SE300B, topología Single-Ended con dos triodos de caldeo directo tipo 300B en paralelo, el resultado son 10W de música celestial.

Jadis SE845. Triodo 845, caldeo directo, pura clase A y 20W por bloque. Minimalismo en su concepto...grandioso en el mundo real.

Nagra VPA. Precisión suiza para estas torres. Emplea dos 845 en Push-Pull para obtener 50W.

Audion Black Shadow 845 Single ended, 25W clase A. Reeditada su fabricación recientemente.

Unison Research Smart 845. 24W clase A. Se nota su diseño italiano.

Audion Silver Night 300B Aniversario. Amplificador integrado de 2 X 7W.

Un inconveniente que podemos apreciar en alguno de los ejemplos anteriores (y un problema generalizado en las configuraciones a triodos SE), es el de su "relativa" baja potencia de salida, lo que obliga a casarlas con cajas acústicas de alto rendimiento para así aprovechar al máximo sus valiosos vatios. Para estos menesteres se construyen cajas con bocinas exponenciales, tweeters con cámaras especiales y recintos plegados para los graves, dando como resultado unos niveles aceptables de SPL a pesar de los pocos vatios disponibles. En general, para los diseños SE, la sensibilidad de los altavoces empleados debería de rondar los 100dB/W/m.

Jadis Eurythmie. Ideales para las SE300B de la casa.

Klipsch La Scala II. 3 vías de 100W y 105dB/W/m.

Living Voice Vox Olympian. Estamos hablando de unos 300.000$ la pareja...

 

Algunos ejemplares no dejan de ser un tanto "exóticos".

Como mencionaba antes, los integrados a pentodos son una buena opción para aunar calidad y potencia. Son versátiles en tamaño y unos auténticos todoterreno en lo que se refiere al manejo de cajas acústicas, manteniendo siempre esa calidez innata propia de las válvulas de vacío. Aquí entran plenamente en juego los diseños en contrafase, aparecen las realimentaciones negativas, muchas veces el ajuste de bias (polarización de rejilla de los elementos de potencia) es manual, y siempre hay que hacerlo al cambiar las válvulas, esto es un inconveniente para los usuarios profanos en esta materia...aunque lo normal es que la sustitución y su puesta a punto siempre las realice un técnico especializado.

En el mercado se ofertan desde modestos aparatos con 20-40W por canal, hasta soberbias etapas monofónicas con alimentación separada y 300-400W por bloque. La gama de precios es también muy amplia, esta suele abarcar desde los 1000 hasta los 60.000€ aproximadamente.

 Audio Research VT200 MKII.

 

Jadis DA 60.

McIntosh MC 275.

Jadis Orchestra. Modelo básico de acceso a  esta marca.

Atma-Sphere M-60. Uno de los escasos ejemplares High-End con arquitectura OTL. Emplea dobles triodos tipo 6AS7.

Jadis JA 500.

Jadis JA 800. 400W por bloque, con la posibilidad de obtener 800W en modo puente. Al igual que la JA 500 las dos alimentaciones van en chasis separados. Estamos en el rango de precio situado sobre los 60.000€.

RADIORECEPTOR CON DETECTOR DE GERMANIO (III)

La etapa de audio se basa en el archiconocido y todoterreno operacional TDA2003, que nos proporcionará una potencia y una calidad más que suficientes para esta aplicación en concreto. Lo escogí por su bajo precio, escasa necesidad de componentes externos, gran robustez y amplia gama de rango de funcionamiento, tanto en tensiones de alimentación (8-18V) como en impedancia de carga (2-8Ω). Aquí, alimentado con 13V y con una carga de 8Ω, nos puede proporcionar unos 4W RMS. El altavoz que equipa el receptor es de 3.5" y 8Ω/10W, características que encajan bien con este integrado.

Placa perforada de fibra de vídrio para el montaje de los dos circuitos amplificadores.

El TDA2003 debe equipar un pequeño disipador para su refrigeración.

Etapa de audio terminada. El cable anaranjado largo es el que conectará con el sintonizador LC.

OA95 montado junto a los pocos componentes necesarios para el amplificador de BF.

Como se aprecia en la última fotografía, el detector (D1) va montado sobre la misma placa, al lado del conector del control de volumen. La señal rectificada por D1 pasará a través de la resistencia variable de 10KΩ (volumen), que aquí sería el equivalente a la carga RL del esquema básico del receptor tipo "galena" visto anteriormente. El cursor del potenciómetro de volumen se acopla mediante la resistencia R1 y el electrolítico C3 a la entrada no inversora del TDA2003, que es la entrada de señal de audio de alta impedancia propiamente dicha.

Esquema electrónico del receptor.

La pequeña etapa amplificadora de AF para la antena consta de tres secciones configuradas sobre sendos BF199, el circuito es muy simple y su diseño lo he encontrado en la red (comentan que funciona muy bien). Al igual que la parte de audio, admite variaciones en su tensión de alimentación, y gracias a ésto puedo utilizar la misma fuente de CC para los dos circuitos (13V). Para un funcionamiento óptimo habría que montarla en una caja metálica para apantallarla y así evitar interferencias de índole electromagnético, dotarla de una antena adecuada y un cableado adaptado para señeles de alta frecuencia (cables coaxiales), aunque a estas "relativas" bajas frecuencias dentro del espectro de AF no es de tan imperiosa necesidad. Una manía que tengo, y que veréis en sucesivos esquemas, es que siempre pongo un led como testigo de alimentación y un diodo rectificador como protección contra inversiones accidentales de polaridad.

Amplificador de antena terminado.

Esquema electrónico.

El mueble-bastidor, como ya es habitual en mi línea, está compuesto de tablero MDF y pintado de un austero y sufrido negro.  El frontal donde van los mandos está realizado en metacrilato, al igual que una porción de la parte posterior que sujeta las varillas del condensador variable. Las conexiones son mediante "bananas", empleadas tanto para la alimentación como para la antena, y por supuesto también para la ineludible tierra.

Frontal de metacrilato con sus correspondientes perforaciones.

Carátula impresa en papel fotográfico, empleando CorelDRAW para su diseño.

El espectro de frecuencias "teórico" cubierto por el receptor se encuentra dividido entre las seis posiciones del selector de banda, pero como podeis ver no son complementarias y se superponen en determinados márgenes; esto era esperado, debido a los valores de inductancia que arrojaban las medidas realizadas en cada derivación (separadas por pocas espiras), pero así podemos ver las evoluciones de las estaciones captadas a lo largo de ellas, encontrando la misma emisión en la siguiente posición en un punto distinto del dial. En cualquier caso cubre un ámplio margen de frecuencias, y podemos afirmar que la posición 1 junto con la 5 ó la 6 son "casi" complementarias, esto es, que con solo estas dos posiciones cubrimos prácticamente todo el espectro que abarca el receptor. La máxima frecuencia que sobre el papel es capaz de captar estaría alrededor de los 5.41MHz, correspondiente al valor resonante que se obtiene en el circuito sintonizador cuando tenemos la mínima inductancia (primera derivación) y la menor capacidad posible de CV1, y el extremo inferior de la gama estaría por los 327KHz, sexta derivación de la bobina y condensador variable a su máxima capacidad.

Disponemos a priori de poca sensibilidad, porque es una bobina sintonizadora relativamente pequeña y compuesta de pocas espiras, con lo que las corrientes inducidas tampoco serán muy elevadas. Pero posiblemente el problema más acuciante será su baja selectividad, contratiempo que aparece en los diseños más simples de circuitos tanque sintonizadores, esto es debido a que poseen un bajo Q, con lo que las frecuencias adyacentes próximas a la seleccionada se superpondran a ésta, mezclándose en el detector y por tanto oyéndolas a la vez. Para minimizar este defecto existen circuitos receptores más elaborados, para conseguirlo equipan condensadores variables en tándem y bobinas más complejas, resultando un filtrado con una mayor pendiente de corte, lo que deriva en una atenuación mucho mayor de las frecuencias laterales.

Receptor ya terminado. La etapa de AF va aparte.

Las pruebas han sido relativamente satisfactorias (vídeo), quedando patente que adolece de selectividad (como ya preveíamos), pero el aparato en su conjunto funciona perfectamente, sobre todo teniendo en cuenta la sencillez de su concepción.

Sin embargo su sensibilidad no parece tan baja, y más teniendo en cuenta que este tipo de receptores necesitan una antena exterior del orden de "decenas" de metros o de una de cuadro para rendir adecuadamente. En la prueba de funcionamiento, sin etapa de AF, solo le conecté un cable de unos tres metros directamente al terminal "vivo" del condensador variable, no a la entrada de la bobina de antena, tal y como se muestra en los diseños más puristas.

Las pruebas con el amplificador de AF han constatado que éste necesita un tipo determinado de antena y posiblemente un blindaje. Se mostró muy sensible y quisquilloso, por ejemplo, solo con acercar el dedo a la entrada de antena ya captaba más o menos, al variarlo de posición también influía mucho...Probé inicialmente con un improvisado alambre a modo de antena y lo único que metía en todas las bandas era ruido. Creo que tiene mucho potencial, pero necesita todo eso, un buen ajuste y una antena adecuada...y posiblemente alejarlo del aparato, porque intuyo acoples entre la entrada y la propia bobina de antena del receptor (esto que digo son suposiciones, porque no dispongo de osciloscopio y generador de frecuencias para probarlo mínimamente). Otro parámetro a modificar es su tensión de alimentación, probaré a bajarla y ver su respuesta (originalmente el diseño era para funcionar a 9V, aunque tenía mucha tolerancia en este apartado).

Un fallo que he detectado en las primeras pruebas es que el selector de bandas estaba desfasado, esto es, la posición 1 realmente era la 2 (segunda derivación de la bobina de sintonía), y la 6 correspondía a la mínima inductáncia (posición 1), esto ha sucedido durante el montaje al poner el limitador de posiciones del selector de banda en un lugar erróneo, pero se solventa fácilmente desmontándolo y corriendo el anclaje a su posición correcta (el selector rotativo que empleé es de doce posiciones y tuve que limitar sus contactos a las necesidades del circuito).