El presente artículo no pretende ser una descripción exhaustiva sobre el montaje de estos amplificadores, sino solamente una guía básica para evitar algunos de los problemas que con mayor frecuencia se producen.

1. Los componentes y el ruido.

Una consideración importante en amplificación es el ruido (hum). Dependiendo del tipo de amplificador el ruido tendrá más o menos importancia. No es lo mismo un amplificador de potencia, donde la ganancia es muy pequeña (del orden de 10 veces, olo que es lo mismo, 20 dB), que una etapa de micrófono o de fono, donde la ganancia puede ser de un factor de 1000 (60 dB). Obviamente, el amplificador magnifica la señal procedente del dispositivo y también, al mismo tiempo, el ruido que la acompaña, o que el propio amplificador genera. Es importante elegir el tipo de válvula adecuado a cada aplicación, así como filtrar correctamente la tensión de alimentación.

Es muy habitual montar los componentes de este tipo de amplificadores sobre un chasis metálico, quedando las válvulas, transformadores y algunos condensadores a la vista, sencillamente porque la evacuación térmica es mejor y también simplifica el montaje. Para evitar el ruido, se utiliza una disposición muy estudiada de los componentes. En la figura se muestra un típico esquema de configuración de amplificador a válvulas.

disposicion de los componentes

1. entrada (input)
2. salida (output)
3. preamplificador (preamplifier)
4. segunda etapa amplificadora
5. válvulas de salida (output valves)
6. diodo rectificador
7. condensadores electrolíticos
8. control de volumen
9. control de tono (opcional)
10. transformador de salida (output transformer)
11. transformador de alimentación (mains transformer)

Hay que respetar cierto orden en la colocación de los elementos para evitar sorpresas desagradables. La entrada y el preamplificador están a la izquierda, lo más alejados posible del transformador de alimentación, que irradia un campo magnético alrededor.

Para evitar acoplamientos magnéticos entre los transformadores, se colocan formando un ángulo de 90° entre sí, tal como muestra el dibujo. Si además de estos transformadores tenemos un tercero, del filtro pi (choke) entonces uno de ellos irá con las láminas en horizontal, para que todos ellos formen 90° entre sí.

Es muy importante mantener el transformador de alimentación lo más alejado posible de la entrada de señal, puesto que podría ocasionar, además de ruido, oscilaciones indeseables.

Supongamos que tenemos una ganancia en el preamplificador de A1 = 200, la ganancia de la segunda etapa sea de A2 = 30 y la ganancia en la última sea A3 = 10.  En total tenemos una ganancia de 200 x 30 x 10 = 60.000. Entre la placa del preamplificador (o la rejilla de la segunda etapa) y la placa de la válvula de salida, la ganancia de tensión es sólo de 30 x 10 = 300. Por tanto, una realimentación (feedback) entre estos puntos es de mucha menor envergadura que entre la entrada y salida.

Tener presente siempre esto, y poner la mayor atención a la etapa de entrada, que es mucho más sensible a ruidos indeseables. La segunda etapa es menos crítica, puesto que la señal es más grande, y mayor todavía en la etapa de salida. Esto es aplicable a ruido de fondo y microfonismo.

La colocación de los controles de volumen y tono se muestran en el dibujo en su lugar óptimo, cerca de las válvulas de la segunda etapa (4) , para que los conductores sean lo más cortos posible.

Los condensadores electrolíticos son menos críticos en su colocación bajo el punto de vista eléctrico, porque están a tierra y no representan fuente de ruidos. Poner cuidado con la temperatura de trabajo, que suele venir indicada en la superficie del condensador. En las válvulas de salida y el diodo rectificador, es conveniente guardar las distancias adecuadas entre ellas. No deberían estar más cerca que el diámetro de una válvula.

2. Montaje y cableado

Se comienza montando los zócalos de válvula y todos los componentes internos al chasis, terminales de entrada-salida, potenciómetros, regletas, etc. Los componentes externos se colocan en la última fase, por la incomodidad que representa el manejo del conjunto montado.

El cableado se comienza por los hilos de alimentación de los filamentos de válvula, poniendo mucho cuidado para evitar ruidos. Para ello se trenzan los pares de hilos, manteniendo estos lo más lejos posible de las rejillas y desde luego no poner en paralelo con cables de rejilla o placa.

Una vez cableada la alimentación de filamentos, se sueldan las resistencias y condensadores interiores, completando un circuito de válvula cada vez, evitando así olvidarnos algún componente o confundirnos de valores. Es inevitable sufrir alguna interrupción en el proceso, por lo que conviene seguir un orden lo más estricto posible. Estos procedimientos pueden parecer superfluos o triviales a los muy experimentados, pero suelen dar buenos resultados en general. Por supuesto, tener mucho cuidado de elegir los valores adecuados en resistencias y condensadores, ya que fácilmente podemos equivocarnos.

Los condensadores de acoplamiento que van desde la placa de una válvula hasta la rejilla de la siguiente, están sometidos a grandes diferencias de potencial, con la tensión de rejilla negativa. Si utilizamos condensadores con una baja resistencia de aislamiento (de 1 a 5 Megohmios), la tensión de rejilla podría hacerse positiva debido a las corrientes de fuga (leakage current) a través del condensador. Si esto ocurriese, se produciría un considerable aumento de la distorsión, y en el caso de válvulas de salida, se pueden sobrecargar peligrosamente, en detrimento de su vida útil. Es esencial utilizar condensadores nuevos de la mejor calidad y la mayor resistencia de aislamiento posible para este tipo de condensadores. Los buenos condensadores tienen una resistencia de aislamiento de 1500 a 2000 Megohmios.

Para evitar sobrecalentamiento de los condensadores, que podría acortar rápidamente su vida útil, es recomendable soldarlos con una longitud de patilla generosa.

Las resistencias y condensadores pueden montarse en placa de circuito impreso o soldarse en regletas de conexiones. Deberían montarse en un orden lógico y lo más cercanos a su válvula correspondiente, para luego identificarlos rápidamente y acortar los caminos de la señal, para evitar ruidos.  Las resistencias que disipen mucho calor, no deberían montarse cerca de condensadores electrolíticos, que son muy sensibles a la temperatura.

Las resistencias de placa y rejilla, se deben soldar al zócalo de válvula y con patillas cortas. 

3. Las tierras (grounding)

Este es el punto más delicado en nuestro montaje, y el que más problemas puede darnos. Si las conexiones a tierra se realizan de forma aleatoria, entonces el chasis se convierte en un conductor más. El chasis se convierte en un conductor por el que circulan muchas señales de diferentes clases. Esto puede producir voltajes inesperados en rejillas, y pueden aparecer problemas que son prácticamente imposible de localizar, y que denotamos en ruido de fondo (hum).

earthing

Para evitar esto, es mucho mejor utilizar un único punto de masa para cada válvula, tal como se muestra en la figura.

masa en estrella

 

Frecuentemente, el chasis utilizado será de aluminio, y no podemos soldar directamente sobre él. La razón es porque el aluminio, cuando se expone a la atmósfera, forma inmediatamente una película de óxido. Este óxido es invisible y es aislante bajo el punto de vista eléctrico. Para poder soldar conductores al mismo, es necesario el uso de tornillos especiales. Estos, poseen una arandela con uñas (b) que penetran en el aluminio, facilitando la conductividad eléctrica, tal como se muestra en la figura. Con una arandela de lengüeta (d) podemos soldar los hilos y asegurar una buena conducción entre hilo y chasis.

punto de tierra tierra en estrella

Es muy habitual disponer de un único punto de masa en el chasis, al que se unirán cada una de las masas de válvula mediante hilo conductor, según se explica en la figura 2 del párrafo anterior  . Los puntos de masa de válvula 1, 2 y 3 están aislados del chasis, de modo que el único punto común a todos es el punto (b).

A esta disposición se le llama en "estrella" por su similitud a esta figura y se empleó ampliamente en los amplificadores de calidad.

Los hilos de masa deberán ser de sección adecuada, mayor cuanta más potencia disipe la etapa. En la figura, (1) representa la etapa preamplificadora, (2) la etapa de tensión (driver) y (3) la de potencia. Serán conductores monofilares y aislados para no romper la disposición en estrella. Este es el sistema utilizado para sistemas de alta fidelidad que tienen gran ganancia y no tienen ruidos de fondo (free hum).

Para taladrar el aluminio, se facilita utilizando alcohol de quemar como lubricante, lo que mejora el corte de la broca. Mucho cuidado, pues este líquido es muy inflamable y además es tóxico.

Si se utiliza chasis de acero, puede venir lacado, y constituye un aislante que hay que eliminar del punto de tierra común antes de proceder a las soldaduras.

Los conductores de los potenciómetros de tono y volumen están habitualmente apantallados. Estos conductores poseen una capacitancia elevada, y en muchos casos estaría en paralelo con la capacitancia interna rejilla-cátodo de la válvula, lo que podría atenuar las altas frecuencias, y para evitar esto, los conductores apantallados serán lo más cortos posible para disminuir su capacitancia. Probablemente, 4 ó 5 centímetros de conductor no tengan mucha influencia, pero sí en longitudes mayores.

En resumen, seguiremos estas pautas de montaje:

  1. Mantener la fuente de alimentación tan alejada como sea posible de la entrada de señal.

  2. Organizar las etapas en una secuencia lógica. Trabajar etapa por etapa ordenadamente.

  3. Trenzar los conductores de caldeo de filamentos y mantenerlos alejados de conexiones de placa y rejilla de válvula.

  4. No permitir que conductores de rejilla o placa discurran paralelos con los conductores de caldeo de filamentos.

  5. Utilizar conductores apantallados para la entrada de señal, control de volumen y tono y conductor de rejilla de preamplificadores.

  6. Los conductores apantallados, así como los de rejilla y placa, serán lo más cortos posible.

  7. Conectar los puntos de masa de cada válvula a un punto común de masa en el chasis.

  8. No utilizar el chasis como un "conductor" más.

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